linux学习第19、20天（父子进程）

ps ajx -->查看pid，ppid，gid，sid

父子进程

父子进程相同：

                刚fork后，data段、text段、堆，栈、环境变量、全局变量、进程工作目录位置、信号处理方式

父子进程不同：

                进程id、返回值、各自的父进程、进程创建时间、闹钟、未决信号集

父子进程共享：

                读时共享、写时复制——全局变量

                1：文件描述符

                2：mmap映射区

gdb调试

注意要在fork前调试

设置父进程调式：set follow-fork-mode parent（默认也是）

设置子进程调试：set follow-fork-mode child

exec函数族

fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。

将当前进程的.text、.data替换为所要加载的程序的.text、.data，然后让进程从新的.text第一条指令开始执行，但进程ID不变，换核不换壳。

其实有六种以exec开头的函数，统称exec函数：

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

int execv(const char *path, char *const argv[]);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

execlp函数

加载一个进程，借助PATH环境变量      

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);              成功：无返回；失败：-1

    参数1：要加载的程序的名字。该函数需要配合PATH环境变量来使用，当PATH中所有目录搜索后没有参数1则出错返回。

    该函数通常用来调用系统程序。如：ls、date、cp、cat等命令。

可以看到，程序执行了ls -lh功能

execl函数

加载一个进程， 通过 路径+程序名 来加载。

    int execl(const char *path, const char *arg, ...);             成功：无返回；失败：-1

对比execlp，如加载"ls"命令带有-l，-F参数

execlp("ls", "ls", "-l", "-F", NULL);        使用程序名在PATH中搜索。

execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-F", NULL);    使用参数1给出的绝对路径搜索。

用execl也能执行ls这些，把路径给出来就行，但是这样麻烦，所以对于系统指令一般还是用execlp

execvp函数

孤儿进程和僵尸进程

孤儿进程

        孤儿进程: 父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程，子进程的父进程成为init进程，称为init进程领养孤儿进程。

僵尸进程

僵尸进程: 进程终止，父进程尚未回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸（Zombie）进程。

注意：

        kill 对僵尸进程无效，只能杀死父进程结束僵尸进程。这里要注意，每个进程结束后都必然会经历僵尸态，时间长短的差别而已。

        子进程终止时，子进程残留资源PCB存放于内核中，PCB记录了进程结束原因，进程回收就是回收PCB。

wait回收子进程

wait函数

        一个进程在终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的PCB还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用wait或waitpid获取这些信息，然后彻底清除掉这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在Shell中用特殊变量$?查看，因为Shell是它的父进程，当它终止时Shell调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。

 pid_t wait(int *status);      回收子进程退出资源，阻塞回收任意一个

       返回值：

                成功：清理掉的子进程pid；

                失败：-1 (没有子进程)

                status是传出参数

该函数有三个功能：

                ① 阻塞等待子进程退出

                ② 回收子进程残留pcb资源

                ③ 获取子进程结束状态(退出原因)。

        当进程终止时，操作系统的隐式回收机制会：

        1.关闭所有文件描述符

        2. 释放用户空间分配的内存。内核的PCB仍存在。其中保存该进程的退出状态。(正常终止→退出值；异常终止→终止信号)

        可使用wait函数传出参数status来保存进程的退出状态。借助宏函数来进一步判断进程终止的具体原因。宏函数可分为如下三组：

         1.  WIFEXITED(status) 为非0    → 进程正常结束

                WEXITSTATUS(status) 上宏为真，使用此宏 → 获取进程退出状态 (exit的参数)

         2. WIFSIGNALED(status) 为非0 → 进程异常终止

                WTERMSIG(status) 上宏为真，使用此宏 → 取得使进程终止的那个信号的编号。

        *3. WIFSTOPPED(status) 为非0 → 进程处于暂停状态

                WSTOPSIG(status) 上宏为真，使用此宏 → 取得使进程暂停的那个信号的编号。

                WIFCONTINUED(status) 为真 → 进程暂停后已经继续运行

获取子进程退出值和异常终止信号

正常情况

信号终止情况

waitpid函数

        pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int optains); 

        指定回收某一个进程，可以设置非阻塞

        参数：

                pid：指定回收的子进程pid

                        >0：待回收的的子进程pid

                        -1：任意子进程

                        0：同组子进程

                status：（传出）回收进程的状态

                optains：WNOHANG指定回收方式为非阻塞

        返回值：

                >0:表成功回收的子进程pid

                0：函数调用时，参3指定了WNOHANG，并且，没有子进程结束

                -1：失败，error

总结：

        wait、waitpid：一次调用，只回收一个子进程。

                                想回收多个。用while

例子（错误版）（这是因为，子进程里的pid和父进程里的pid不是一个pid，父进程里的pid还是0）

代码运行如下，可以看到，传到父进程里的pid是0，但是

例子（正确版）

注意：一个wait或者waitpid一次只能清理一个子进程，清理多个用循环。