进程重要API

1. 获取进程ID

pid_t getpid() 用于获取当前进程的进程ID。该函数原型为：

pid_t getpid(void);

该函数没有参数，它返回一个 pid_t 类型的值，表示当前进程的进程ID。

pid_t getppid() 用于获取当前进程的父进程的进程ID。该函数原型为：

pid_t getppid(void);

该函数没有参数，它返回一个 pid_t 类型的值，表示当前进程的父进程的进程ID。

2. 进程创建

2.1 API

pid_t fork(void) 是 Linux 操作系统中的一个函数，用于创建一个新的进程。该函数原型为：

pid_t fork(void);

该函数不需要任何参数，并返回一个 pid_t 类型的值。

当进程被成功创建时，该函数在原来的进程（父进程）中返回新进程的进程标识符（PID），在新进程中返回0。

如果进程创建失败，则该函数会返回一个负值。

注意

fork() 会使得进程本身被复制，因此被创建出来的子进程和父进程几乎是一模一样的。
子进程会从 fork() 返回值后的下一条逻辑语句开始运行。
父子进程的执行次序是随机的，无法判断谁先谁后，除非使用特殊机制同步它们。
父子进程是相互独立、互不影响的。

2.2 父子进程共同点

实际 UID 和 GID，以及有效 UID 和 GID。
所有的环境变量
进程组ID和会话ID
当前工作路径，除非用 chdir( ) 进行修改。
打开的文件
整个内存空间，包括栈、堆、数据段、代码段、标准IO的缓冲区等等。
信号响应函数

2.3 父子进程区别

进程的PID
挂起的信号
记录锁

2.4 示例代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t pid;

    // 使用 fork() 函数创建一个新的进程
    pid = fork();

    // 如果 pid 为 0，则表示当前进程为新创建的进程
    if (pid == 0) {
        printf("In child process\n");
    }
    // 如果 pid 大于 0，则表示当前进程为原来的进程（父进程）
    else if (pid > 0) {
        printf("In parent process\n");
    }
    // 如果 pid 小于 0，则表示创建进程失败
    else {
        printf("Failed to create new process\n");
    }

    return 0;
}

3. exec函数簇

3.1 第一组函数簇

Linux 的 exec 函数簇是一组函数，它们用于替换当前进程的程序段。exec 函数簇包括多个不同的函数，每个函数都有不同的参数和功能。

execl()\execv()\execle 函数用于在当前进程中执行一个新程序，并将该程序替换当前进程。这些函数原型为：

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

这些函数的参数：

path：一个字符串，表示要执行的程序的路径。

arg：一个字符串，表示执行程序时传递给它的第一个参数。

argv[]：表示传递给程序的参数数组。第一个参数必须是程序名，接下来的参数可以是任意数量的字符串。

...：可变长度的参数列表，包含该程序的其余命令行参数。

char *const envp[]：一个指向环境变量的指针数组。

这些函数返回一个整型值，如果执行成功，则返回值为 0；如果执行失败，则返回一个非零值。

3.2 第二组函数簇

execlp\execvp\execvpe()函数也是用于在当前进程中执行一个新程序，并将该程序替换当前进程。这些函数原型为：

int execlp(const char *file, const char *arg,..);
int execvp(const char *file, char *const argv[ ]);
int execvpe( const char *file, char *const argv[ ],char *const envp[ l);

这些函数的参数：

file ：指定要执行的程序文件的名称。

arg：一个字符串，表示执行程序时传递给它的第一个参数。

argv[]：表示传递给程序的参数数组。第一个参数必须是程序名，接下来的参数可以是任意数量的字符串。

...：可变长度的参数列表，包含该程序的其余命令行参数。

char *const envp[]：一个指向环境变量的指针数组。

这些函数返回一个整型值，如果执行成功，则返回值为 0；如果执行失败，则返回一个非零值。

3.3 简单使用

被加载的文件参数列表必须以自身名字为开始，以 NULL 为结尾。
比如要加载执行当前目录下的 a.out 文件，需要一个参数 “abcd” 。或者执行 Linux 的 ls -l 命令。

excel("./a.out", "a.out", "abcd", NULL);

const char *argv[3] = {"./a.out", "abcd", NULL};
excev("./a.out", argv);

//执行bin下的ls命令，查找etc下的passwd文件，参数为ls
execlp("ls","ls","-l","/etc/passwd",(char * )0); 

注意：exec 函数簇成功执行后，原有的程序代码都将被指定的文件或脚本覆盖，因此这些函数成功后，后面的代码是无法运行也无法返回的。

3.4 示例代码

示例：child.c 和 parent.c

// child.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("child_pid: %d\n", getpid());
  
	return 0;
}
disnox@MSI:/mnt/cde/exce$ gcc child.c -o child

// parent.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid > 0){	//父进程
		printf("parent_id: %d\n", getpid());
		exit(0);
	}
	if(pid == 0){	// 子进程
		printf("child_id: %d\n", getpid());
		execl("./child", "child", NULL);	// 执行 child 程序
		printf("hello world\n");			// 这条代码会被覆盖掉
	}
  
	return 0;
}

4. 退出进程

4.1 退出函数

void exit()\void _exit() 是 Linux 操作系统中的一个函数，用于终止当前进程的执行。该函数原型为：

void exit(int status);
void _exit(int status);

这些函数需要一个参数

status：可以是任何整型值，也可以是标准错误码。

一旦调用了退出函数，当前进程就会立即终止执行，并向其父进程发送一个终止状态信号。

注意：在终止进程之前，exit() 函数会自动执行一些清理工作，如关闭打开的文件、释放分配的内存等。而_exit() 函数就不会执行这些清理工作。

4.2 注意

正常退出进程指的是调用 exit( )/_exit( )，或者使用 return 关键字，但是 return 在子函数里面只是返回值，在 main 函数里面才是退出进程。
**pthread_exit( )**是线程退出。

4.3 程序退出处理函数注册

#include <stdlib.h>
int atexit(void (*function)(void));

示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void f1(void)
{
	printf("%s\n", __FUNCTION__);
}

void f2(void)
{
	printf("%s\n", __FUNCTION__);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	atexit(f1);			// int atexit(void (*function)(void)) 注册一个要在正常流程终止时调用的函数
	atexit(f2);			// 注册函数是一个入栈的过程，先进后出
	printf("hello");	//在缓冲区
    
	//_exit(0);			// 结束程序,但是不会清空缓冲区数据,也不可以处理注册函数
	// exit(0);			// 结束程序,并且可以处理注册函数,以及刷新缓冲区数据
	// return 0;
}

5. 等待进程

5.1 API

pid_t wait()/pid_t waitpid() 是 Linux 操作系统中的一个函数，用于等待指定进程的终止。该函数原型为：

pid_t waitpid(pid_t pid, int *stat_loc, int options);

该函数需要三个参数：

pid：指定要等待的进程的进程标识符（PID）。

stat_loc：指向一个整型变量的指针，用于存储终止进程的状态信息。

options：指定等待进程的选项，状态宏。

WCONTINUED：报告任一从暂停态出来且从未报告过的子进程状态。

WNOHANG：非阻塞等待。

WUNTRACED：报告任一当前处于暂停态且从未报告过的子进程状态。

该函数会返回终止进程的 PID，如果没有进程终止，则返回零。

5.2 退出状态宏

处理子进程退出状态值的宏

宏	含义
WIFEXITED(status)	如果子进程正常退出，则该宏为真。
WEXITSTATUS(status)	如果子进程正常退出，则该宏将获取子进程的退出值。
WIFSIGNALED(status)	如果子进程被信号杀死，则该宏为真。
WTERMSIG(status)	如果子进程被信号杀死，则该宏将获取导致他死亡的信号值。
WCOREDUMP(status)	如果子进程被信号杀死且生成核心转储文件（core dump），则该宏为真。
WIFSTOPPED(status)	如果子进程的被信号暂停，且 option 中 WUNTRACED 已经被设置时，该宏为真
WSTOPSIG(status)	如果 WIFSTOPPED(status) 为真，则该宏将获取导致子进程暂停的信号值。
WIFCONTINUED(status)	如果子进程被信号 SIGCONT 重新置为就绪态，该宏为真。

父进程调用wait函数，会等待子进程退出
父进程调用waitpid函数，会等待子进程状态变化（waitpid函数更通用）

5.4 代码示例

以下示例代码，综合展示了如果正确使用 fork( )/exec() 函数簇，exit( )/_exit() 和 wait( )/waitpid()。

程序功能是:父进程产生一个子进程让他去程序child_elf，并且等待他的退出人可以用wait()阻塞等待，也可以用waitpid()非阻塞等待），子进程退出(可以正常退出，也可以异常退出）后，父进程获取子进程的退出状态后打印出来。详细代码如下:

child_elf.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("[%d]: yep, I am the child\n", getpid());

#ifdef ABORT
	abort(); // 自己给自己发送一个致命信号 SIGABRT 自杀
#else 
	exit(7); // 正常退出，且退出值为7
#endif
}

wait.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();

	if(pid == -1){		// 进程创建失败
		perror("fork");	
	}

	if(pid == 0){ 		// 子进程，执行指定程序 child_elf
		execl("./child_elf", "child_elf", NULL);
	}

	if(pid > 0){		// 父进程，使用 wait() 阻塞等待子进程的退出
		int status;
		wait(&status);

		if(WIFEXITED(status)){		// 判断子进程是否正常退出
			printf("child exit normally, exit value: %hhu\n", WEXITSTATUS(status));
		}

		if(WIFSIGNALED(status)){	// 判断子进程是否被信号杀死	
			printf("child killed by signal: %u\n", WTERMSIG(status));
		}
	}
  
	return 0;
}

运行

disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ gcc child_elf.c -o child_elf
disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ gcc wait.c -o wait
disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ ./wait
[340]: yep, I am the child
child exit normally, exit value: 7

disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ gcc child_elf.c -o child_elf -DABORT
disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ gcc wait.c -o wait 
disnox@MSI:/mnt/e/Data/Code/wait$ ./wait
[352]: yep, I am the child
child killed by signal: 6

1. 获取进程ID​

2. 进程创建​

2.1 API​

2.2 父子进程共同点​

2.3 父子进程区别​

2.4 示例代码​

3. exec函数簇​

3.1 第一组函数簇​

3.2 第二组函数簇​

3.3 简单使用​

3.4 示例代码​

4. 退出进程​

4.1 退出函数​

4.2 注意​

4.3 程序退出处理函数注册​

5. 等待进程​

5.1 API​

5.2 退出状态宏​

5.4 代码示例​