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Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

星夢妙者

星夢妙者

发布时间:2025-04-17 16:36:01

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来源于php中文网

原创

一、进程创建

1.1 fork函数

在调用fork函数之后,操作系统内核会执行以下操作:

  1. 在fork返回之前,内核会创建子进程的进程控制块(PCB)数据结构,并复制父进程的地址空间和页表。此时,页表设置为只读,一旦进行修改就会触发写时拷贝机制。

  2. 在修改之前,父子进程的虚拟地址是相同的,并且映射到相同的物理地址。

  3. 将子进程的PCB加入到调度队列中,子进程从此开始独立运行。

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

1.2 写时拷贝

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

1.3 fork函数的作用

fork函数的主要作用是创建一个新的子进程,该子进程是父进程的一个副本。

1.4 fork创建失败的原因

  1. 系统中已有太多的进程(系统进程限制)。

  2. 用户拥有的进程数量超过了限制(用户进程限制)。

二、进程终止

2.1 进程正常结束

2.2 main函数返回值

虽然main函数是程序的主函数,但它也是一个函数,其返回值用于告知操作系统程序是否正常结束。

2.3 退出码

  1. 退出码的作用是告知父进程子进程的退出状态,即子进程是正常结束还是因错误而终止。

  2. 为什么使用退出码来判断进程是否出错,而不直接使用printf?

    虽然printf可以用于错误检查,但并没有规定必须使用printf来检查错误。退出码适合计算机处理,而字符串错误信息则是为人类阅读设计的,因此通常会将其转换为字符串。

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  1. 父进程为什么要关心子进程的状态?

    父进程需要知道子进程的执行结果,以便决定后续的操作。

  2. 全局变量errno

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

errno用于存储最后一次的错误码。为什么说是“最后一次”?因为进程在运行过程中可能会进行多次系统调用或函数调用,并不是发生一次错误就会立即退出,所以会涉及“最后一次”的概念。

2.4 库函数exit(int)

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

status是进程的退出状态,可以使用exit函数以status的状态退出。

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2.5 系统调用接口_exit(int)

_exit(int)与exit(int)的用法相同,但内部有一些区别。exit是封装了_exit的,在调用_exit之前,exit会执行其他操作进行资源清理。

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

因此,exit比_exit多了一层重要的工作,即刷新缓存。我们还可以得出另一个结论:缓冲区绝对不在内核区!因为如果在内核区,系统调用的_exit在终止时也会刷新缓冲区。现代操作系统不会浪费时间和空间,所以缓冲区不是由内核维护,而是由用户区维护。(_exit根本看不到缓冲区,所以这项工作只能由exit完成)

2.6 异常终止

一旦程序发生异常,程序就会直接中断,但异常是事先知道的条件,比如不能除以0。一旦发生异常,就不会正常接收退出码,且退出码不再有意义。

就像我们平时考试一样,考得好不好是一回事,作弊被抓到是另一回事,一旦发生就不会有结果了。

野指针

野指针实际上是非法访问了内存空间,即虚拟地址在页表中找不到,或者是只读的,最后会转化为硬件信号给操作系统。

三、进程等待

3.1 什么是进程等待

进程等待实际上是让一个进程进入阻塞状态。

3.2 为什么要进程等待

  1. 我们创建子进程是为了让它执行其他任务,有时我们需要知道子进程的结果,以便继续执行后续代码。此时需要等待子进程完成任务,并获取子进程的退出码以了解其完成情况。

  2. 避免僵尸进程:如果子进程先于父进程结束,会进入僵尸状态,导致进程卡死无法回收。因此,我们需要阻塞父进程,让它等待子进程完成,从而避免僵尸状态。

3.3 如何进行进程等待

可以通过两个系统调用来实现:wait和waitpid接口。

3.4 wait接口

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

status参数

为什么不使用全局变量来获取子进程的退出状态?

因为父子进程一旦一方修改资源就会发生写时拷贝,进程具有独立性,双方看不到同一个status。

3.5 waitpid接口

Linux系统编程:进程控制(创建,终止,等待)

输出型参数status

waitpid的输出型参数不仅可以使用一个普通整数变量,还可以使用宏定义。

选项

返回值:

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