linux进程控制编程

进程的定义
进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动，同时也是资源分配的最小单元

进程与程序的区别：
程序是放到磁盘的可执行文件
进程是指程序执行的实例
进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制
进程是暂时的，程序使长久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存
进程与程序组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）
进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。

进程的生命周期
创建: 每个进程都是由其父进程创建，进程可以创建子进程，子进程又可以创建子进程的子进程
运行: 多个进程可以同时存在，进程间可以通信
撤销: 进程可以被撤销，从而结束一个进程的运行

进程的状态
执行状态：进程正在占用CPU
就绪状态：进程已具备一切条件，正在等待分配CPU的处理时间片
等待状态：进程不能使用CPU，若等待事件发生则可将其唤醒

Linux进程
Linux系统是一个多进程的系统，它的进程之间具有并行性、互不干扰等特点。
也就是说，每个进程都是一个独立的运行单位，拥有各自的权利和责任。其中，各个进程都运行在独立的虚拟地址空间，因此，即使一个进程发生异常，它也不会影响到系统中的其他进程。

Linux下进程地址空间
Linux中的进程包含3个段，分别为“数据段”、“代码段”和“堆栈段”。
“数据段”存放的是全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间；
“代码段”存放的是程序代码的数据。
“堆栈段”存放的是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量等。

进程ID
进程ID（PID)：标识进程的唯一数字
父进程的ID（PPID)
启动进程的用户ID（UID）

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，任何时刻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

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
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，应保证诸进程互斥地进入各自的临界区

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

进程调度
概念：按一定算法，从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行。
调度方式：
• 抢占式
• 非抢占式
调度算法：
先来先服务调度算法
短进程优先调度算法
高优先级优先调度算法
时间片轮转法

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

获取ID getpid
#include

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){    printf("PID = %d\n",getpid());    printf("ppid = %d\n",getppid());    while(1);    return 0;}

进程创建
#include

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(){    pid_t pid;    pid = fork();    if(-1 == pid)    {        perror("fork");        exit(1);    }    else if(0 == pid)    {        printf("Child Process pid = %d, Parent pid = %d\n",getpid(),getppid());    }    else    {        printf("Parent Process pid = %d\n",getpid());    }    return 0;}

在pid=fork()之前，只有一个进程在执行，但在这条语句执行之后，就变成两个进程在执行了，这两个进程的共享代码段，将要执行的下一条语句都是if(pid==0).
两个进程中，原来就存在的那个进程被称作“父进程”，新出现的那个进程被称作“子进程”，父子进程的区别在于进程标识符（PID）不同.

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(){    pid_t pid;    pid = fork();    int count = 0;    count ++;    printf("%d\n",count);    return 0;}

输出：
count = 1
count = 1
count++被父进程、子进程一共执行了两次，为什么count的第二次输出为什么不为2？
子进程的数据空间、堆栈空间都会从父进程得到一个拷贝，而不是共享。
在子进程中对count进行加1的操作，并没有影响到父进程中的count值，父进程中的count值仍然为0

进程创建-vfork
#include

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(){    pid_t pid;    int count = 0;    pid = vfork();    if(-1 == pid)    {        perror("vfork");        exit(1);    }    else if(0 == pid)    {        count++;        printf("Child Process pid = %d,count = %d\n",getpid(),count);        exit(1);    }    else    {        count++;        printf("Parent Process pid = %d,count = %d\n",getpid(),count);    }    return 0;}

fork与vfork区别：
1. fork:子进程拷贝父进程的数据段
vfork:子进程与父进程共享数据段
2. fork:父、子进程的执行次序不确定
vfork:子进程先运行，父进程后运行

利用fork在子进程中创建文件并输入，在父进程中输出

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/stat.h>#include <string.h>#include <fcntl.h>void Childwrite(){    int fd,ret;    char buf[100] = {0};    fd = open("hello.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_EXCL,666);    if(-1 == fd)    {        perror("open");        exit(1);    }    while(1)    {        scanf("%s",buf);        ret = write(fd,buf,strlen(buf));        if(-1 == ret)        {            perror("write");            exit(1);        }        if(!strncmp(buf,"end",3))        {            break;        }        memset(buf,0,sizeof(buf));    }}void Parentread(){    int fd,ret;    char buf[100] = {0};    fd = open("hello.txt",O_RDONLY);    if(-1 == fd)    {        perror("open");        exit(1);    }    while(1)    {        ret = read(fd,buf,sizeof(buf));        if(-1 == ret)        {            perror("read");            exit(1);        }        else if(0 != ret)        {            if(!strncmp(buf,"end",3))            {                break;            }            printf("Read From : %s\n",buf);        }         memset(buf,0,sizeof(buf));    }}int main(){    pid_t pid;    pid = fork();    if(-1 == pid)    {        perror("fork");        exit(1);    }    else if(0 == pid)    {        Childwrite();    }    else    {        Parentread();    }    return 0;}

exec函数族
exec用被执行的程序替换调用它的程序。
区别：
fork创建一个新的进程，产生一个新的PID。
exec启动一个新程序，替换原有的进程，因此进程的PID不会改变

execl示例：

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main(){    pid_t pid;    pid = vfork();    if(-1 == pid)    {        perror("vfork");        exit(1);    }    else if(0 == pid)    {        printf("Child Process pid = %d\n",getpid());        execl("/bin/ls","ls","-al","/etc/passwd",(char *)NULL);    }    else    {        printf("Parent Process pid = %d\n",getpid());    }    return 0;}

execv示例：

#include <unistd.h>int main(){   char * argv[ ]={“ls”,”-l”,”/etc/passwd”,(char*)0};      execv(“/bin/ls”,argv);}

#include

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/wait.h>int main(){    int status;    pid_t pid;    pid = fork();    if(-1 == pid)    {        perror("fork");        exit(1);    }    else if(0 == pid)    {        sleep(2);        printf("Child process!\n");        exit(6);    }    else    {        printf("Parent process !\n");        wait(&status);    if(WIFEXITED(status))    {        printf("Exit normally %d !\n",WEXITSTATUS(status));    }    }    return 0;}

#include