進程控制

寫時拷貝

本質是一種減少深拷貝的方法
Linux中有很多拷貝的場景都用得上寫時拷貝，下面以創建子進程時的寫時拷貝為例：

子進程被創建的時候：
會繼承父進程的mm_struct和頁表
所以子進程剛剛繼承時，父子進程的代碼和數據都是共享的

系統是如何知道子進程/父進程修改數據的時候要發生寫時拷貝的呢？
①父進程在使用fork創建子進程之前，就會把頁表中的數據區的權限改成r（只讀）
這樣子進程繼承到的頁表中的數據區就也是只讀的

②當子進程/父進程嘗試修改數據區中的數據時，就是修改只讀數據項，頁表就會報錯，就會觸發缺頁中斷

③系統發現缺頁中斷之后，就會檢測
1，如果發現用戶要修改的這個區域一定是只讀的，就把進程殺掉
2，如果這個區域一定是讀寫的，只是頁表中的權限設置成只讀的了，此時系統就會進行寫時拷貝

所以：不止創建子進程寫時拷貝的時候是這種原理
只要可能發生寫時拷貝的數據被頁表管理著，就都可以通過這個原理實現寫時拷貝

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錯誤碼

用來判斷進程任務執行是否成功，如果失敗了錯誤是什么

main函數的返回值其實是錯誤碼，是返回給父進程/操作系統的

進程錯誤碼的的取值范圍是[0-255]，即一個字節
因為使用wait/waitpid等待回收錯誤碼的時候，只給它留了8個比特位

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進程中止

進程中止的方法：

①在main函數中return

②在任何地方使用exit函數[exit函數的參數就是錯誤碼，它的頭文件是stdio.h]

③_exit使用方法和exit一模一樣

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exit與_exit的區別：

①本質區別就是exit是用戶層的庫函數，_exit是內核層的系統調用
所以exit函數中，調用_exit中止進程之前，可以進行一些用戶層的收尾工作
比如：
exit中止進程時，會刷新用戶級緩沖區和內核級緩沖區
也就是如果輸出緩沖區中有數據，使用exit中止它會幫我們打印出來

_exit中止進程時，不會刷新用戶級緩沖區，只會刷新內核級緩沖區

②exit是庫里面的函數，是操作系統之外的操作，使用操作系統的資源時，只能對操作系統調用接口進行封裝
exit其實就封裝了_exit

_exit是系統調用接口，是操作系統內部的操作

所以：
其實我們之前再使用c/c++等高級語言時，所說的緩沖區都是語言級（用戶級）的緩沖區

這個緩沖區里面的內容是存儲在c/c++的標準庫中的，即存儲在共享區的

不是存儲在操作系統中的內核級緩沖區
不然_exit中止進程時，就也能把緩沖區中信息輸出/輸入
但是因為語言級緩沖區在操作系統的上層，所以_exit中止進程后，內核緩沖區就關閉了，語言緩沖區中的數據沒辦法進入操作系統了
操作系統沒看見語言緩沖區中傳來信息，就以為里面沒有

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進程等待

wait（不常用）

頭文件：sys/types.h和sys/wait.h
返回值：pid_t[小于0說明回收失敗，大于0時回收成功，返回的是回收的子進程的pid]
參數：

作用：等待并回收任意一個子進程

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waitpid[常用]

頭文件：sys/types.h和sys/wait.h
返回值：pid_t n
①n小于0，說明回收失敗/函數調用失敗
②n大于0，回收成功，返回的是成功回收的子進程的pid
③n等于0（只有非阻塞等待才會出現），則表示函數調用成功，但是子進程還沒執行完，還沒退出

參數1.pid_t pid

如果是子進程的pid，就表示指定等待這個子進程
如果是-1，就表示等待任意一個進程

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參數2，int* status

如果傳nullptr則表示不需要獲取退出信息==

即：用戶自己定義一個int類型的變量
再把它的地址傳進waitpid里面，操作系統就會把進程的PCB中存儲的退出信息給status

status其實并不是一個整數，而是一個類似位圖的東西
因為進程結束，分兩種情況：
①正常退出，也就是通過main函數的return或者exit退出，這樣就可以返回退出碼
所以只有正常退出才能返回退出碼（錯誤碼）

②異常退出，也就是進程運行的途中，空指針訪問/野指針等直接導致進程崩潰了
這樣進程根本就運行不到返回退出碼的地方
但是異常退出，也會有自己的退出信號碼
[通過kill -l命令，可以看到Linux中所有的退出信號以及其對應的退出信號碼]

進程之所以會異常退出，是因為進程運行時出現了較嚴重的錯誤（野指針，除0等）
操作系統識別到以后，在代碼還沒跑完的時候，就直接使用信號中止了進程

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所以
status中不僅僅存儲了退出碼，還存儲了其他的退出信息

具體的：
status的：
①最低的7個比特位存儲退出信號值
②第8個比特位存儲core dump標志
③第9～16個比特位存儲退出碼

宏：
WIFEXITED(status):
若為正常終止子進程返回的狀態，則為真（查看進程是否是正常退出）

WEXITSTATUS(status):
若WIFEXITED非零，提取子進程退出碼。（查看進程的退出碼）

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參數3.標識是阻塞等待，還是非阻塞等待

如果該參數是0，表示阻塞式等待
如果為WNOHANG，表示非阻塞式等待

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使用子進程完成任務的好處

①非阻塞等待或者創建多個子進程時，父子進程可以同時運行，父進程不用等子進程，提高并發度

②進程具有獨立性，所以如果子進程出了問題，不影響父進程

③數據快照，子進程被fork出來，繼承了父進程的PCB，頁表等東西之后
就獲取到了fork時父進程的數據
也就是對子進程從父進程那里獲取到的數據進行了快照
快照之后，其他任何進程對這一塊數據進行修改，這個子進程都“看不見”
因為寫時拷貝，或者說進程具有獨立性。所以數據快照之后，其他進程可以對這個數據任意修改