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前言

本篇文章繼上文的進程概念后，現在對進程概念有了一定的理解。前面說過，操作系統管理進程實際上是管理描述進程的PCB對象，而PCB對象是一堆進程屬性的集合，那么進程都有哪些屬性？本篇文章會詳細寫出來。

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進程屬性

我們知道，進程 = 描述該進程的PCB結構體對象 + 對應的數據和代碼，每一個進程都是由操作系統進行管理的，進程的PCB（process ctrl block）對象是該進程的所有屬性的集合，所以，一個進程的多種屬性，一定是放在PCB結構體里面的。

下面介紹進程的基本屬性。

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1.進程PID和PPID

什么是PID？PID我們可能不知道，但是ID我們應該是知道的，ID就是身份識別碼。所以PID就是進程的身份識別碼（process ID）

在學校里面，每一個學生都有自己的學號，這個學號是獨一無二的，進程也是類似，每一個進程的PID是獨一無二的。

我們可以通過下面的指令來查看進程的PID。

ps axj | head -1

ps axj 指令可以查看當前用戶下的所有進程，通過管道后，head指令提取管道文件的第一行并輸出到顯示器中。
結果如下:

第二個就是PID。

這里有一個注意的點，既然PID是該進程的唯一身份標識符，則該進程的PID一定是放在task_struct結構體中的，因為PID也是進程的屬性之一。PID的本質是一個int類型。

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這里有一個問題：我如何獲取自己進程的PID？

從上面的描述過程中可以畫出該圖，ps axj指令能獲取用戶正在運行的所有進程，這些進程的信息本質上是ps axj這條程序員寫的指令去調用操作系統開放的一個接口調用到的。

因為操作系統不相信任何人，它不敢也不給任何人訪問我的所有進程的PCB結構體和各種信息。

所以可以想到，要想獲取一個進程的PID，要通過一個系統調用接口來獲取，這個接口叫做getpid()

下面來通過代碼讓操作系統給我們分配一個小小的進程：

  1 #include <stdio.h>2 #include <unistd.h>3 4 int main()5 {6     pid_t pid = getpid();7    8     while(1)9     {10                                                               11         printf("I am a process,my pid is %d\n",pid);12         sleep(1);13     }14 15     return 0;16 }

運行后，再查詢該進程的pid

發現通過系統的接口函數返回的pid和我們運行程序時正在跑的進程的pid是一樣的。

getpid()這個系統調用接口的工作原理是，我自己的進程調用getpid()函數，獲取到我的PID后將結果返回給上層的一個變量。

不過這又有一個小細節，PPID是什么？

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PPID，比PID多了一個P，這個P是parent的意思，也就是父進程的PID。
父進程就是該進程的父親進程，就相當于我這個進程是父進程分配下來的。

我們再重新執行程序會發現，我原來的進程的PID變了。這就像是我們上大學后，發現我這個學校并不如意，我決定回去復讀，第二年我比去年多考了幾十分，可天意難料，我又被去年的學校錄取了。這個過程中，去年我讀的這所學校分配給我一個學號，今年再來到這所學校，也有一個學號，這兩個學號肯定是不一樣的。

那么，我們這樣通過寫代碼的方式創建一個進程，它的父進程到底是誰？

我們查詢一下可以發現，每次執行程序，它的PID都不同，但是PPID都是一樣的，找到PID為2215的那一行可以發現，它的COMMAND就是對應的進程對象。

由此可知，每一個自己創建的進程的父進程都是bash進程！
不過，bash進程的PID也是會變化的，重新啟動xhell腳本就得到不一樣的PID了。

2.fork函數創建子進程

fork函數的作用是：創建一個子進程。

這里是fork函數的基本說明，然而，重要的是fork函數的返回值：

• 如果創建成功：返回子進程的pid給父進程，返回0給子進程。
• 如果創建失敗，返回-1給父進程，子進程則什么都不返回。

下面給一段代碼演示一下fork函數。

  1 #include<stdio.h>                                                                                                                    2 #include<unistd.h>3 4 int main()5 {6     printf("begin:我是一個進程,我的pid是%d,我的ppid是%d\n",getpid(),getppid());7     pid_t id = fork();8 9     if(id == 0)10     {11         //子進程12          while(1)13          {14             printf("我是子進程,我的pid是%d,我的ppid是%d\n",getpid(),getppid());15             sleep(1);16          }17     }18 19     else if(id > 0)20     {21         //父進程22         while(1)23         {24             printf("我是父進程,我的pid是%d,我的ppid是%d\n",getpid(),getppid());25             sleep(1);26         }27     }28 29     return 0;30 }

運行后你會發現結果如上：

執行第一個printf語句后，打印的pid和ppid就是當前正在運行進程的pid和ppid。

然后你會發現同時執行了if 和else if 兩個語句塊！

這到底是什么原因呢？

看運行結果可知，父進程的pid和ppid跟第一個printf打印出來的是一模一樣的！說明父進程就是當前這個程序的進程！而子進程是父進程的一個分支！

這里還有幾個問題需要解決：

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1）為什么fork函數要給父進程返回子進程的pid，給子進程返回0？

舉個簡單的例子，每一個孩子一定只有一個親生父親，但是每一個父親可能會有多個孩子，這是毋庸置疑的。假如一個父親有5個孩子，父親說：孩子，你過來。然后5個孩子齊刷刷地跑過來，父親到底叫的是哪個孩子呢？

所以就必須讓父進程知道每一個子進程的標識符！
也就是要知道每一個子進程叫什么名字，返回子進程的pid給父進程是最合理的。

而對于子進程來說，它的父進程只有一個且不花什么代價就能找到父進程pid，所以只需要返回0給子進程作為標識即可。

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2）fork函數究竟在干什么？

要知道，fork函數的功能是創建一個子進程，可是到底什么叫做創建一個子進程？
其實，創建子進程，無非就是系統中多了一個進程！

我們知道，進程 = PCB數據結構 + 自己的代碼和數據，多一個進程就是在操作系統中多管理一個PCB數據結構和一段代碼罷了。

可是，子進程剛創建出來并沒有代碼和數據，所以子進程只能去找父進程的代碼和數據來執行。

這就是為什么，fork函數之后的所有代碼是父子進程共享的！

這就解釋了從fork函數之后下面的代碼，父進程和子進程都能跑的原因。

那為什么要創建子進程？
因為在不同的場景中，我們需要讓父子進程執行不同的代碼塊！
前面我們說過，fork函數之后父子進程共享代碼，雖然是共享，實際上就是為了讓父子進程執行不同的代碼塊，完成不同的工作從而協調起來。

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3）一個函數是如何做到返回兩次的？

前面說過，fork函數之后的代碼父子共享。 但是，fork函數，也是一個函數，是在系統內部實現的，調用的時候會在fork函數內部創建進程，大致會做幾件事情：

1.創建子進程的PCB對象
2.初始化子進程的PCB
3.讓子進程指向父進程的數據和代碼
4.讓父子進程都能被CPU調度運行

前面說過，父子進程的代碼是共享的，所以在return id這條代碼，一定是父子共享的！ 因為在return id語句執行之前，已經做好了創建子進程的工作。CPU可以單獨調用父子進程執行不同的工作。

所以return id這條語句被執行了兩次！

可是前面說過，子進程是沒有任何數據和代碼的，子進程的代碼也是人家父進程的，何況只有一個pid變量，該怎么接收兩個返回值呢？

這里引出一個進程的性質：

任何平臺下，任何一個進程在運行時，都具有獨立性！

如何理解獨立性？

我們在windows系統下面，我現在打開網頁版csdn和xhell還有qq，突然我的qq崩潰了，但這并不影響我的網頁運行，也不影響我在聽音樂，這就是獨立性，各個進程運行互不干擾。

既然進程有獨立性，這就保證了每個進程之間不能有任何瓜葛，必須讓它們割裂！
所以，父子進程一定不能訪問同一份數據！

在這個前提下，子進程要想運行起來，必須要有自己的一份數據，所以，子進程只能想辦法把父進程的數據拷貝下來！

這樣就能夠保證父子進程既能夠保持父子進程的代碼共享，又能保證父進程的數據不能被修改。保證父子共享代碼的同時，又保證了進程的獨立性。

可是，如果我的父進程有很多很多個變量，而子進程拷貝了父進程的數據，又不會去改這些變量，甚至不訪問這些變量，就會造成在內存中有兩份冗余的數據！為了解決這個問題，程序員想出一個好辦法：寫時拷貝

寫時拷貝

寫時拷貝是指：子進程在執行了return id這一條語句后，不會立刻去拷貝父進程的所有數據，而是先看子進程需要什么數據，再根據這些數據開辟需要的空間，這樣就能避免數據冗余的情況。

后續如果子進程還需要數據，操作系統再給子進程空間并拷貝過去即可。

通過寫時拷貝，實現父子進程的獨立性，保證父進程的數據不會被修改，又能保證父子進程的代碼共享！

總結

1.本篇文章講述了進程的最基本的屬性：進程的PID和PPID，PID是每個進程獨有的標識序號，PPID是該進程的父進程的標識序號。
2.通過fork函數創建出來子進程。什么是創建子進程，以及給了一個案例，運行后發現了令人震驚的結果，提出了fork函數之后父子進程的代碼是共享的，但是每個進程都具有獨立性，父進程的數據絕對不能讓子進程修改，從而產生寫時拷貝的做法，來保證父子進程既能夠具有獨立性，也能讓父子進程代碼共享。