嵌入式学习Day28
进程的退出：
僵尸进程（Zombie Process）
僵尸进程是指子进程已经终止，但其父进程尚未通过wait()或waitpid()系统调用获取其退出状态信息。此时，子进程的进程描述符仍保留在系统中，但不再占用CPU资源。僵尸进程会占用少量系统资源（如PID），大量僵尸进程可能导致系统无法创建新进程。
特点
- 进程已终止，但进程表项未释放。
- 父进程未正确处理子进程的退出状态。
解决方法
- 父进程调用
wait()或waitpid()主动回收子进程资源。 - 若父进程不处理，可通过终止父进程（僵尸进程会被
init进程接管并回收）。
孤儿进程（Orphan Process）
孤儿进程是指父进程先于子进程终止，子进程被init进程（PID=1）接管。孤儿进程不会占用系统资源，因为init进程会定期调用wait()回收它们。
特点
- 父进程已终止，子进程由
init接管。 - 不会成为僵尸进程，因为
init会自动回收。
关键区别
| 特征 | 僵尸进程 | 孤儿进程 |
|---|---|---|
| 父进程状态 | 仍在运行但未调用wait() | 已终止 |
| 处理方式 | 需父进程主动回收 | 由init进程自动回收 |
| 资源占用 | 占用PID | 不占用资源 |
如何避免
- 避免僵尸进程：父进程应注册
SIGCHLD信号处理函数或使用waitpid()非阻塞调用。 - 孤儿进程无需处理：系统会自动管理。
exit 函数概述
在 Linux 系统中，exit 是一个用于终止进程的系统调用或库函数。它属于标准 C 库（stdlib.h），也可通过系统调用直接使用。调用 exit 会结束当前进程，并返回一个状态码给父进程。
exit 函数原型
标准 C 库中的 exit 函数原型如下：
#include <stdlib.h>
void exit(int status);status：进程的退出状态码。通常0表示成功，非零值表示错误（具体含义由程序定义）。
系统调用层面的 exit
在 Linux 系统调用中，exit 对应的系统调用是 _exit 原型如下：
#include <unistd.h>
void _exit(int status);_exit：直接终止进程，不执行标准库的清理操作（如刷新缓冲区、调用atexit注册的函数等）。
exit 与 _exit 的区别
-
标准库函数
exit- 会调用通过
atexit注册的函数。 - 刷新标准 I/O 缓冲区（如
printf的输出）。全面的回收工作，文件关闭、堆释放，缓冲区清理。 - 最终调用
_exit系统调用。
- 会调用通过
-
系统调用
_exit- 立即终止进程，不执行任何清理操作。不刷新缓存区。只会关闭打开的文件。
- 适用于子进程或需要快速退出的场景。
退出状态码的约定
0：成功退出。- 非零值：通常表示错误，具体含义由程序定义。
atexit 函数概述
atexit 是 Linux/Unix 系统中的一个标准库函数，用于注册程序正常终止时要调用的函数。这些函数会在程序通过 exit 或从 main 函数返回时执行，通常用于资源清理、日志记录等收尾工作。
函数原型
#include <stdlib.h>
int atexit(void (*function)(void));- 参数:
function是一个无参数、无返回值的函数指针。 - 返回值: 成功返回 0，失败返回非零。
结果为aaaa bbb cccc。
关键特性
- 执行顺序: 后注册的函数先执行（LIFO 顺序）。
- 调用场景: 仅在程序正常终止时触发，通过
exit或main返回。强制终止（如kill或abort）不会触发。 - 限制: 标准要求至少支持 32 个函数的注册，实际可通过
sysconf(_SC_ATEXIT_MAX)查询。
注意事项
- 避免在退出函数中调用
exit或依赖已释放的资源。 - 线程安全性问题需考虑，
atexit在多线程环境中的行为需结合实现细节。 - 使用atexit时只能调用exit。
典型应用场景
- 关闭文件描述符或释放动态内存。
- 持久化程序状态或日志收尾。
- 临时文件清理。
wait函数概述
wait函数在Linux中用于父进程等待子进程的状态变化（如终止或停止）。它是进程间同步的重要工具，属于系统调用的一部分，定义在<sys/wait.h>头文件中。
基本语法
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);- 参数：
status是一个指针，用于存储子进程的退出状态信息。若不需要状态信息，可传入NULL。 - 返回值：成功时返回终止的子进程PID，失败时返回
-1。
功能详解
- 阻塞等待：调用
wait时，父进程会阻塞直到任一子进程终止。（一个wait回收一个子进程） - 状态信息：通过
status可获取子进程退出原因（如正常退出、信号终止等）。需使用宏（如WIFEXITED、WEXITSTATUS）解析状态值。
注意事项
- 若父进程无子进程，
wait会立即返回-1，并设置errno为ECHILD。 - 多个子进程时，
wait按任意顺序返回一个终止的子进程状态。需循环调用以等待所有子进程。
waitpid 函数概述
waitpid 是 Linux/Unix 系统中用于等待子进程状态变化的系统调用。它允许父进程暂停执行，直到指定的子进程终止或收到信号。相比于 wait，waitpid 提供了更精确的控制，例如可以指定等待的子进程 PID 或通过选项调整行为。
函数原型
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);- pid: 指定等待的子进程 PID：
>0: 等待特定 PID 的子进程。-1: 等待任意子进程（类似wait）。0: 等待与调用进程同组的任意子进程。<-1: 等待进程组 ID 等于|pid|的任意子进程。
- status: 输出参数，存储子进程的退出状态（可通过宏如
WIFEXITED解析）。 - options: 控制行为，常用选项：
WNOHANG: 非阻塞模式，无子进程退出时立即返回。WUNTRACED: 报告已停止的子进程状态（即使未终止）。
返回值
- 成功: 返回状态变化的子进程 PID。
- 错误: 返回
-1（如无匹配子进程或信号中断），并设置errno。
关键宏解析
WIFEXITED(status): 子进程正常退出时返回真。WEXITSTATUS(status): 提取子进程退出码（需WIFEXITED为真）。WIFSIGNALED(status): 子进程因信号终止时返回真。WTERMSIG(status): 提取终止信号的编号（需WIFSIGNALED为真）。
注意事项
- 阻塞行为: 默认情况下（
options=0），waitpid会阻塞直到目标子进程状态变化。使用WNOHANG可避免阻塞。 - 僵尸进程: 未调用
waitpid的父进程可能导致子进程成为僵尸进程（保留退出状态直到父进程读取）。 - 信号处理: 若信号中断了
waitpid，需检查errno是否为EINTR并决定是否重试。
execl 函数
execl 用于执行指定路径的程序，参数以列表形式传递。
#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg0, ..., (char *) NULL);- path：可执行文件的完整路径。
- arg0：程序名（通常与
argv[0]一致），后续为命令行参数，以NULL结尾。
execlp 函数
execlp 在 execl 基础上自动搜索 PATH 环境变量中的目录。
int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char *) NULL);- file：程序名（如
ls），系统会从PATH中查找可执行文件。
execvp 函数
execvp 结合了参数数组和 PATH 搜索功能。
int execvp(const char *file, char *const argv[]);- file：程序名，通过
PATH查找。 - argv：参数数组，以
NULL结尾。
区别总结
| 函数 | 路径处理 | 参数传递方式 |
|---|---|---|
execl | 需完整路径 | 参数列表 |
execlp | 自动搜索 PATH | 参数列表 |
execvp | 自动搜索 PATH | 参数数组 |
所有函数成功时替换当前进程映像，失败返回 -1 并设置 errno。