前言

? 本章主要對進程終止，進程等待，進程替換的詳細認識，根據實驗去理解其中的原理，干貨滿滿！

1.進程終止

概念：進程終止就是釋放進程申請的內核數據結構和對應的代碼和數據

進程退出的三種狀態

• 代碼運行完畢 結果正確??
• 代碼運行完畢 結果錯誤
• 代碼中止異常

我們在學習C語言的時候，寫main函數，一般都會寫return 0；main函數的返回值，通常就代表程序的執行情況，0代表成功，非0代表代碼運行完畢，結果錯誤，不同的值代表不同的錯誤

當父進程創建子進程是為了讓子進程完成某種任務，當子進程結束，肯定要將執行結果返回給父進程，讓父進程知道是什么情況，我們知道子進程結束會保留task_struct，等待父進程獲取結果信息，此時子進程就是僵尸進程，執行結果，也就是返回值就會存放到task_struct中，被父進程獲取

1.1退出碼

進程結束返回的一個狀態 通常是一個整數值?

echo $?

打印最近一個進程退出時的退出碼

errno：當庫函數調用失敗或者系統調用失敗 他們通常會將一個特定的錯誤代碼賦值給errno

?strerror是C語言的一個庫函數，該函數接收一個errno的錯誤代碼作為參數， strerror負責將這些錯誤代碼轉換為具體的錯誤描述信息，一共有134條

我們可以看到0表示成功? 1表示操作不被允許? 2表示沒有這個目錄或文件 3表示沒有這個進程

相信后面的大家也可以讀懂? 這樣我們就可以根據退出碼知道我們的錯誤是什么了

?

此時在當前目錄并沒有c.txt文件，ls是C語言寫的一個程序，當執行完程序，發現文件不存在，此時的退出碼是2，不就是上面的2號找不到文件嗎?

1.2進程常見的退出方法

1.2.1從main返回

我們知道main函數是程序的入口，當main函數結束，也return了，進程也就結束了

其他的函數只表示調用函數完成了 返回退出碼 并不代碼進程結束

1.2.2exit

exit手冊內容? ?exit是直接結束進程，引起進程終止? 它需要一個參數，就是狀態(進程退出碼)

1.2.3_exit?

_exit手冊內容? 用于終止進程的系統調用? 通過實驗我們發現和exit一樣都可以終止進程

?1.2.4exit和_exit區別

補充：我們知道只有OS才可以殺掉進程 庫和系統調用是上下層的關系 庫調用系統調用

相同點:都可以終止進程

不同點：

• exit是標準C庫函數 _exit是系統調用
• exit會刷新緩沖區 _exit不會刷新緩沖區

實驗：通過下面的實驗我們也可以驗證exit不會刷新緩沖區

2.進程等待

在理解進程等待前，我們先來想一下進程為什么要進行等待呢？

• 回收子進程資源(處理僵尸進程)
• 獲取子進程退出信息

我們知道當子進程退出時，task_struct不會被釋放，需要父進程回收資源，當父進程一直不管時，就可能會造成僵尸進程，可能會出現內存泄露

2.1wait?

手冊內容：wait的參數status是一個輸出型參數 在后續的waitpid我們會詳細了解

wait會等待任意一個子進程 回收成功會返回回收的pid

接下來我們來使用一下wait?

創建一個子進程 讓他跑五次 當子進程結束時，讓程序暫停10s，這個時候父進程還沒有回收資源，所以子進程此時就是僵尸進程，根據子進程狀態我們可以看到是Z，父進程回收子進程資源，解決了僵尸進程，返回了子進程的pid，子進程資源被全部釋放，剩余父進程，程序再休眠10s，最后父進程進程也結束

?2.2waitpid

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);? waitpid共有三個參數

接下來會一個一個拆開分析：

?2.2.1pid_t pid

pid_id的值有四種

等待指定pid或者等待任意子進程?

?如果等待失敗 會出現什么樣的情況呢？

2.2.2int *status

輸出型參數 存儲進程退出時的狀態信息 不關心狀態信息設置NULL

我們來進行測試一下：發現出現了一些問題

status不能當做整型看待，可以當做位圖來看待，前16位不考慮，次8位是退出狀態，那么此時應該前7位是0，然后是1，后面還有8個0,因為是2進制，所以應該是2的8次方，也就是256！

當除數為0時就會使程序出現異常

????????其實exit code 和 exit signal都存放在子進程的task_struct中，當子進程是僵尸進程，等待父進程通過操作系統調用回收子進程資源，獲取子進程的退出信息

????????我們在上述的實驗是通過位操作來提取信息的，真正的OS是使用宏，其實就是封裝了一下位操作

• 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，程序是否異常，=0為真）

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

退出碼）

2.2.3int options?

補充：

• 阻塞調用：當一個程序發起操作時，程序會暫停操作，直到這個操作完成并返回結果，在執行操作時，程序不能做任何事，也就是子進程在執行任務時，父進程一直在wait阻塞
• 非阻塞調用：當一個程序發起操作，不會等操作完成，而是立即返回，執行后續的操作，程序可以定期檢查這個操作是否已經完成，這個操作叫做非阻塞輪詢

我們從手冊里可以看到options是有幾個選項的

• 默認是0：阻塞調用，如果子進程還沒有退出父進程就會一直阻塞在那里
• WNOHANG：非阻塞調用

waitpid的返回值可以是 -1? 0? >0

-1表示失敗

0表示 調用結束 但是子進程沒有退出

>0 子進程結束

非阻塞輪詢實驗，將waitpid的第三個參數設置為WNOHANG，非阻塞調用，這樣父進程就不會一直等待子進程完成任務，而是立即返回，然后定期去詢問子進程完成任務了嗎？

非阻塞調用實驗：我們可以通過函數指針回調函數來操作

通過實驗我們可以看到在子進程執行任務時，父進程也在執行其他任務

3.進程替換 exec

進程替換就是OS根據指定的程序文件路徑和參數，將新程序的代碼和數據加載到當前進程的地址空間中，覆蓋原來的進程內容，從而實現進程替換

程序替換錯誤返回-1 沒有成功返回值?

當我們知道程序替換會將原先的程序進行覆蓋，我們原先的程序就沒有了，所以我們一般會創建子進程去執行程序替換，這樣父進程的代碼數據也不會丟失了！！?

3.1進程替換的原理

我們先來使用一下execl，我們可以發現第一句printf執行了，然后執行程序替換，然后就沒有輸出了，我們來了解一下程序替換的原理！其實在上面就已近談到了，就是將新程序的代碼和數據加載到當前進程的地址空間中，覆蓋替換原來的進程內容，從而實現進程替換

在程序替換的過程中，并沒有創建新的進程

3.2程序替換接口函數

我們在上面的手冊中可以看到6個接口函數，接下來我們學習四個 后續的大家肯定就都懂

還有一個是系統命令 execve? 我們在上面看到的6個接口函數其實都是需要去調用execve

在上層進行封裝 為了應對各種各樣的場景 最后會統一轉化 調用系統調用execve

3.2.1execl

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

execl的l可以看做是一個list，第一個參數就是路徑+程序名，第二個參數就是命令，在命令行怎么寫，這里我們就怎么寫，...是可變參數列表的意思，因為我們不知道命令有幾個，最后要以NULL結尾，表明參數已傳完！！

?3.2.2 execlp

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

?execlp的l看做list，p看做PATH，第一個參數就是要執行的文件名，execp會自動在環境變量PATH中查找命令，第二個參數就是命令，同上！

3.2.3execv?

int execv(const char *path, char *const argv[]);

execv的v可以看做是一個vector，第一個參數是要執行的路徑+文件名，第二個參數是一個指針數組，也就是命令行參數表?

3.2.4execvp

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

execvp的v可以理解為vector，p理解為PATH，第一個參數就是要執行的文件，第二個是指針數組，就是指命令行參數表，相信大家看到這里一看就看懂了！！

3.2.5??execvpe

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

execvpe的v可以看做vector，e看做environment，第一個參數就是要執行的文件，第二個就是命令行參數表，第三個也是一個指針數組，是環境變量表，這里的環境變量表會進行覆蓋替換父進程的環境變量表，當然也有方法在原始的環境變量表的基礎上進行添加！！

補充?

putenv 添加環境變量的參數

envrion 訪問當前環境的整個環境列表

解決方案 ：

• 不使用需要傳帶env的參數 直接進行putenv
• 使用傳env的參數 putenv? envrion