[Linux入门]---进程创建和进程等待
文章目录
- 1.进程创建
- 1.2fork函数
- 1.2写实拷贝
- 1.3fork常规用法
- 1.4fork调用失败的原因
- 2.进程终止
- 2.1进程退出场景
- 2.1.1strerrno函数
- 2.1.2error
- 2.2进程常见方法
- 2.2.1return返回、exit函数、_exit三者之间的区别
- 2.2.2exit函数和_exit函数的区别
1.进程创建
1.2fork函数
在linux
中fork
函数时非常重要的函数,它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程,而原进程为父进程。
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
//返回值:子进程中返回0,父进程返回子进程的pid,出错返回-1
进程调用fork
,当控制转移到内核中的fork
代码后,内核做:
- 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
- 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
- 添加子进程到系统进程列表当中
fork
返回,开始调度器调度clone
函数的功能是创建一个pcb
,fork
创建进程以及后边的创建线程本质内部调用的clone
函数实现
eg:
#include<stdio.h>
#include<unstdio.h>
#include<stdlib.h>
int main( void )
{
pid_t pid;
printf("Before: pid is %d\n", getpid());
if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
sleep(1);
return 0;
}
代码运行的结果如下:
当一个进程调用fork之后,就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程,这里看到了三行输出,一行before
,两行after
。进程23117
先打印before
消息,然后它有打印after
。另一个after
消息有23118
打印的。注意到进程23118
没有打印before
,为什么呢?如下图所示
所以,fork
之前父进程独立执行,fork
之后,父子两个执行流分别执行。注意:①fork
之后,谁先执行完全由调度器决定;②父进程一定是最先被创建的,最后被销毁的!
1.2写实拷贝
通常,父子代码共享,父子再不写入时,数据也是共享的,当任意一方试图写入,便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图:
父子进程拷贝,修改数据的时候,怎么触发写实拷贝的?
在刚开始,页表中父子进程数据区的物理地址是相同的,而且是只读权限;当子进程进程开始修改、写入数据的时候,会触发只读权限问题,发生缺页中断,重新申请空间(写实拷贝),然后把父子进程的只读权限设置为读写!
1.3fork常规用法
- 一个父进程希望复制自己,使父子进程同时执行不同的代码段。例如,父进程等待客户端请求,生成子进程来处理请求。
- 一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从
fork
返回后,调用exec
函数
1.4fork调用失败的原因
- 系统中有太多的进程
- 实际用户的进程数超过了限制
2.进程终止
2.1进程退出场景
eg:
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
return 0;
}
为什么在我们刚开始写代码的时候(直到现在),在main
函数中,最后面都要写一条return 0;
的语句?
在执行程序(子进程)结束的时候,谁会关心子进程的执行情况?答案是我们的用户(父进程),现在我们所写的程序都会打印输出,因为我们需要知道程序的执行情况,但不是所有的程序都需要打印输出(比如网络传输),所以程序不打印的时候,只能用退出码表征程序的执行情况!可以通过 echo $?
查看进程退出码!
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
return 1;
}
那我们所获得退出码是有什么意义呢?
2.1.1strerrno函数
#include <string.h>
char *strerror(int errnum);
//strerror获取错误码对应的描述
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
for(int i = 0 ; i < 200; i++)
{
printf("%d: %s\n", i, strerror(i));
}
return 0;
}
代码运行的结果如下:
上面的退出码的信息描述,是不是很熟悉,我们在不正确使用指令时,机器给我们显示的错误描述,说明我们使用的指令原来也是程序,请看如下操作:
我们知道了原来程序不同的退出码,可以对应不同的描述信息,提供给程序员查看。
2.1.2error
#include<error.h>
extern unsigned int error_message_count;
//最新的的错误码,全局变量,可以与函数strerror函数结合使用,并在main函数返回error
eg:
#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main()
{
int ret = 0;
char *p = (char*)malloc(1000*1000*1000*4);
if(p == NULL)
{
printf("malloc error, %d: %s\n", errno, strerror(errno));
ret = errno;
}
else{
// 使用申请的内存
printf("malloc success\n");
}
return 0;
}
代码运行结果如下:
总结:
程序退出的三种场景:
- 代码运行完毕,结果正确
- 代码运行完毕,结果不正确
- 代码异常终止
2.2进程常见方法
正常终止(可以通过 echo $? 查看进程退出码):
- 从
main
返回- 调用
exit
_exit
异常退出:
ctrl + c
,信号终止
2.2.1return返回、exit函数、_exit三者之间的区别
return返回
#include<stdio.h>
void show()
{
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
return;
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
}
int main()
{
show();
printf("hello Linux!\n");
return 0;
}
代码运行结果如下:
exit函数
#include<stdio.h>
void show()
{
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
exit(1);
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
}
int main()
{
show();
printf("hello Linux!\n");
return 0;
}
代码运行结果如下:
_exit函数
#include<stdio.h>
void show()
{
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
printf("hello show!\n");
_exit(1)
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
printf("end show!\n");
}
int main()
{
show();
printf("hello Linux!\n");
return 0;
}
代码运行结果如下:
从上面的实例中,可以看出在任意函数中,使用return
返回,只退出当前函数;exit和_exit函数
则是结束当前进程。return
是一种更常见的退出进程方法。执行return n
等同于执行exit(n)
,因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做exit
的参数。
2.2.2exit函数和_exit函数的区别
例1
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("you can see me!\n");
sleep(1);
exit(12);
}
代码运行结果如下:
例2
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("you can see me!\n");
sleep(1);
_exit(12);
}
代码运行结果如下:
例3
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("you can see me!");
sleep(1);
exit(12);
}
代码运行结果如下:
例4
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("you can see me!");
sleep(1);
_exit(12);
}
代码运行结果如下:
示例1、2、3、4的运行结果可以看出,①\n具有刷新缓冲区的作用;②exit是库函数,结束当前进程时,会做刷新缓冲区的工作,_exit是系统调用函数,不会做刷新缓冲区的工作,而是直接当前进程;③exit库函数,通过调用接口函数_exit实现,并封装了刷新缓冲区的代码
操作系统不会做任何浪费时间和空间的事情,如果缓冲区在内核区,那么
_exit
系统接口函数结束时,一定会刷新缓冲区,但从上面的结果来看,操作系统并没有那么做,说明缓冲区不在内核区,而是在用户区