进程控制编程

Linux进程概述：

  Linux是一个多人的操作系统，也就是在同一时间，可以有多个进程同时执行。那么Linux是如何实现多进程控制的呢，它是使用了一个称谓“进程调度”的手段。程序是静态的，它是一些保存在磁盘上的指令的有序集合；而进程是一个动态的概念，它是一个运行着的程序，包含了进程的动态创建、调度和消亡的过程，是Linux的基本调度单位。那么从系统的角度看如何描述并表示它的变化呢？在这里，是通过进程控制块（PCB）来描述的。进程控制块包含了进程的描述信息、控制信息以及资源信息，它是进程的一个静态描述。内核使用进程来控制对CPU和其他系统资源的访问，并且使用进程来决定在CPU上运行哪个程序，运行多久以及采用什么特性运行它。内核的调度器负责在所有的进程间分配CPU执行时间，称为时间片(time slice)，它轮流在每个进程分得的时间片用完后从进程那里抢回控制权。

Linux进程的组成以及创建进程：

Linux进程是由那些组成的？

Linux中一个进程由三部分组成：代码段，数据段，堆栈段

从内存的低地址到高地址依次为：

代码段：二进制机器代码

数据段：存储已被初始化的变量，包括全局变量和已被初始化的静态变量

未初始化数据段：存储未被初始化的静态变量，又称BBS

堆：用于存放程序运行中动态分配的变量

栈：用于函数调用，保存函数的返回地址，函数的参数，函数内部定义的局部变量

Linux下程序是如何转化为进程的呢？

内核将程序读入内存，为程序分配内存空间

内核为该进程分配进程标识符pid和其他所需资源

内核为该进程保存PID及相应的状态信息，把进程放到运行队列中等待执行．程序转化为进程后就可以被操作系统的调度程序调度执行了

如何创建一个进程

Linux下有四类创建子进程的函数：system(),fork(),exec*(),popen()

system函数通过调用shell程序/bin/sh –c来执行string所指定的命令，该函数在内部是通过调用execve(“/bin/sh”,..)函数来实现的。通过system创建子进程后，原进程和子进程各自运行，相互间关联较少。如果system调用成功，将返回0。

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。它和其他函数的区别在于：它执行一次返回两个值。其中父进程的返回值是子进程的进程号，而子进程的返回值为0.若出错则返回-1.因此可以通过返回值来判断是父进程还是子进程。

fork函数创建子进程的过程为：

使用fork函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程继承了进程的地址空间，包括进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端，而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等。通过这种复制方式创建出子进程后，原有进程和子进程都从函数fork返回，各自继续往下运行，但是原进程的fork返回值与子进程的fork返回值不同，在原进程中，fork返回子进程的pid,而在子进程中，fork返回0,如果fork返回负值，表示创建子进程失败。

exec函数创建过程：

exec函数族的工作过程与fork完全不同，fork是在复制一份原进程，而exec函数是用exec的第一个参数指定的程序覆盖现有进程空间（也就是说执行exec族函数之后，它后面的所有代码不在执行）。

path是包括执行文件名的全路径名。arg是可执行文件的命令行参数，多个用，分割注意最后一个参数必须为NULL。

popon函数创建过程：

command为可执行文件的全路径和执行参数；type可选参数为”r”或”w”,如果为”w”,则popen返回的文件流做为新进程的标准输入流，即stdin，如果为”r”,则popen返回的文件流做为新进程的标准输出流。如果type是“r”，（即command命令执行的输出结果作为当前进程的输入结果）。被调用程序的输出就可以被调用程序使用，调用程序利用popen函数返回的FILE*文件流指针，就可以通过常用的stdio库函数（如fread）来读取被调用程序的输出；如果tpye是“w”，（即当前进程的输出结果作为command命令的输入结果）。调用程序就可以用fwrite向被调用程序发送数据，而被调用程序可以在自己的标准输入上读取这些数据。pclose等待新进程的结束，而不是杀新进程。