系统编程之进程控制编程（一）

1、进程与程序的区别

程序：放到磁盘的可执行文件。

进程：程序执行的实例（正在执行的程序）。

2、进程

每个进程都有自己的地址空间和执行状态。

地址空间：从低地址到高地址依次为代码段、数据段、堆、堆栈。

3、执行状态：

执行：进程正在占用CPU。

就绪：进程已具备一切条件，等待分配CPU。

阻塞：进程不能使用CPU，若等待的事件发生则可将其唤醒。

4、进程ID（PID）：每个进程都有一个ID(ID是一个正整数)，唯一标识了系统中的这个进程。

父进程ID（PPID）：每个进程都有一个创建它的进程，叫父进程。

启动进程的用户ID（UID）。

所有进程的祖先是init进程，其PID为1。

在Linux终端可以使用ps -ef或ps aux的命令查看进程（ps -ef | grep 进程名，可以选择你需要查看的进程），pstree命令可以查看进程的树状图。

#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(){printf("当前进程PID = %d\n",getpid());printf("父进程 PPID = %d\n",getppid());printf("当前用户UID = %d\n",getuid());while(1);    return 0;}

root用户的用户ID为0。

5、进程特点：

动态性：进程的实质是程序的一次执行过程,进程是动态产生,动态消亡的。

并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行。

独立性：进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位。

异步性：由于进程间的相互制约,使进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成.。

6、进程互斥：

进程互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时候最多允许一个进程使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占用该资源者释放了该资源为止。

7、临界资源：

操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源。

8、临界区：

进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥的进入各自的临界区。

9、进程同步：

一组并发进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。

具有同步关系的一组并发进程称为合作进程，合作进程间互相发送的信号称为消息或事件。

10、进程调度：

先来先服务调度算法First-Come,First-ServedScheduling(FCFS)。

先来先服务调度算法First-Come,First-ServedScheduling(FCFS)。

基于优先级调度 (Priority Scheduling)。

循环调度(Round-RobinScheduling(RR))或时间片轮转法。

11、进程死锁：

多个进程因竞争资源而形成一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进。

12、进程创建fork()：

头文件：#include <unistd.h>

函数原型：pid_t fork(void);

功能：创建子进程。

返回值：在父进程中，fork返回新创建的子进程的PID；在子进程中，fork返回0；如果出现错误，fork返回一个负值。

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(){pid_t pid = fork();//创建子进程if(pid < 0)//出错{perror("fork");return -1;}else if(pid > 0)//在父进程中{printf("我是父进程pid = %d\n",pid);}else//在子进程中{printf("我是子进程pid = %d\n",pid);}while(1);    return 0;}

说明：

当fork()顺利完成任务时，就会存在两个进程，每个进程都从fork()返回处开始继续执行。

两个进程执行相同的代码(text)段，但是有各自的堆栈(stack)段、数据(data)段以及堆(heap)。

子进程的stack、data、heap segments是从父进程拷贝过来的。

fork()之后，哪一个进程先执行(scheduled to use the CPU)不确定。

13、思考题：

#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(){fork();fork() && fork() || fork();fork();printf("fork\n");while(1);    return 0;}

以上代码执行后一共有多少个进程？

答案是20个。

14、进程创建vfork()：

#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>int main(){int count = 0;pid_t pid = vfork();if(pid < 0)//出错{perror("vfork");return -1;}count++;if(pid > 0) //父进程{printf("父进程中:pid = %d,count = %d\n",pid,count);}else //子进程{printf("子进程中:pid = %d,count = %d\n",pid,count);while(1);exit(0);}    return 0;}

说明:

vfork的子进程必须要显示调用exit()，否则会出现段错误。

vfork进程和父进程共享数据。

vfork的子进程先于父进程执行,子进程执行完，CPU才能调度到父进程。