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linux下的进程，fork、exec函数族简介

news 2024/10/31 10:07:51

进程相关概念

程序和进程
程序：是指编译好的二进制文件，在磁盘上，占用磁盘空间, 是一个静态的概念.
进程：一个启动的程序，进程占用的是系统资源，如：物理内存，CPU，终端等，是一个动态的概念

进程状态

进程基本的状态有5种。分别为初始态，就绪态，运行态，挂起态与终止态。其中初始态为进程准备阶段。

PCB:进程控制块

        进程控制块（Process Control Block，PCB）是操作系统中用于管理和控制进程的重要数据结构。每当操作系统创建一个新进程时，它会为该进程分配一个 PCB，其中包含了与该进程相关的所有信息。Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。

        vim /usr/src/linux-headers-6.8.0-45/include/linux/sched.h #6.8.0-45linux版本替换成自己的电脑上的版本进入这个文件可以查看task_struct结构体的定义。

  task_struct结构体内部成员有很多，我们重点掌握以下部分即可：
进程id。系统中每个进程有唯一的id，在C语言中用pid_t类型表示，其实就是一个非负整数。
进程的状态，有就绪、运行、挂起、停止等状态。
描述虚拟地址空间的信息。
进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针。
用户id和组id。
进程可以使用的资源上限（Resource Limit）：使用ulimit -a 命令可以查看

并行和并发

  并发，在一个时间段内, 是在同一个cpu上, 同时运行多个程序。
        如：若将CPU的1S的时间分成100个时间片，每个进程执行完一个时间片必须无条件让出CPU的使用权，这样1S中就可以执行100个进程。高并发可以简单理解为是在有限时间内，系统能够处理尽可能多的进程或请求。
        并行指两个或两个以上的程序在同一时刻发生(需要有多颗cpu，现在我们电脑的cpu都是多核)。就是说，有多个cpu上同时运行着不同程序。

fork函数

函数作用：创建子进程
原型: pid_t fork(void);
使用时需要包含头文件：#include <unistd.h>
函数参数：无
返回值：调用成功:父进程返回子进程的PID，是一个大于0的数；
子进程返回0。
注意：不是fork函数在一个进程中返回两个值，而是在父子进程各自返回一个值。
fork函数原理图：（PCB在上边有介绍）

子进程创建成功后，代码的执行位置？
        子进程会从 fork() 调用后的下一行代码开始继续执行。这意味着，在 fork() 后面有条件判断或逻辑分支，可以通过检查 fork() 的返回值来确定当前是在父进程还是在子进程中。
如何区分父子进程？
        通过fork函数的返回值
父子进程的执行顺序？
        不一定，哪个进程先抢到CPU，哪个进程就先执行。
fork函数代码简单实例：调用fork函数创建子进程，分别打印出子进程pid和父进程pid等。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>int main(void)
{printf("before fork,pid[%d]\n",getpid());pid_t pid = fork();printf("test\n");if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father:[%d],pid =[%d],fpid=[%d]\n",pid,getpid(),getppid());}else if(pid==0){	printf("child:pid =[%d],fpid=[%d]\n",getpid(),getppid());}printf("after fork,pid:[%d]\n",getpid());return 0;}

运行结果如下：