Linux-進程相關函數

每個進程都由一個進程號來標識，其類型為 pid_t（整型），進程號的范圍：0～32767。進程號總是唯一的，但進程號可以重用。當一個進程終止后，其進程號就可以再次使用。

進程號（PID）：

標識進程的一個非負整型數。

父進程號（PPID）：

任何進程（ 除 init 進程）都是由另一個進程創建，該進程稱為被創建進程的父進程，對應的進程號稱為父進程號（PPID）。如，A 進程創建了 B 進程，A 的進程號就是 B 進程的父進程號。

進程組號（PGID）：

進程組是一個或多個進程的集合。他們之間相互關聯，進程組可以接收同一終端的各種信號，關聯的進程有一個進程組號（PGID） 。這個過程有點類似于 QQ 群，組相當于 QQ 群，各個進程相當于各個好友，把各個好友都拉入這個 QQ 群里，主要是方便管理，特別是通知某些事時，只要在群里吼一聲，所有人都收到，簡單粗暴。但是，這個進程組號和 QQ 群號是有點區別的，默認的情況下，當前的進程號會當做當前的進程組號。

父子進程關系

使用 fork() 函數得到的子進程是父進程的一個復制品，它從父進程處繼承了整個進程的地址空間：包括進程上下文（進程執行活動全過程的靜態描述）、進程堆棧、打開的文件描述符、信號控制設定、進程優先級、進程組號等。

子進程所獨有的只有它的進程號，計時器等（只有小量信息）。因此，使用 fork() 函數的代價是很大的。

簡單來說， 一個進程調用 fork() 函數后，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。然后把原來的進程的所有值都復制到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不同。相當于克隆了一個自己。

實際上，更準確來說，Linux 的 fork() 使用是通過寫時拷貝 (copy- on-write) 實現。寫時拷貝是一種可以推遲甚至避免拷貝數據的技術。內核此時并不復制整個進程的地址空間，而是讓父子進程共享同一個地址空間。只用在需要寫入的時候才會復制地址空間，從而使各個進行擁有各自的地址空間。也就是說，資源的復制是在需要寫入的時候才會進行，在此之前，只有以只讀方式共享。

注意：fork之后父子進程共享文件，fork產生的子進程與父進程相同的文件文件描述符指向相同的文件表，引用計數增加，共享文件文件偏移指針。

• Linux 的 fork() 使用是通過寫時拷貝 (copy- on-write)，讀時共享實現

父子進程地址空間

• 父子進程各自的地址空間是獨立的

getpid函數 獲取本進程號

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
?
pid_t getpid(void);
功能：獲取本進程號（PID）
參數：無
返回值：本進程號

getppid函數 獲取當前進程的進程的父進程號

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
?
pid_t getppid(void);
功能：獲取調用此函數的進程的父進程號（PPID）
參數：無
返回值：調用此函數的進程的父進程號（PPID）

getpgid函數 獲取進程組號

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
?
pid_t getpgid(pid_t pid);
功能：獲取進程組號（PGID）
參數：pid：進程號
返回值：參數為 0 時返回當前進程組號，否則返回參數指定的進程的進程組號

示例

int main()
{pid_t pid, ppid, pgid;
?pid = getpid();printf("pid = %d\n", pid);
?ppid = getppid();printf("ppid = %d\n", ppid);
?pgid = getpgid(pid);printf("pgid = %d\n", pgid);
?return 0;
}

fork函數 創建進程

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
?
pid_t fork(void);
功能：用于從一個已存在的進程中創建一個新進程，新進程稱為子進程，原進程稱為父進程。
參數：無
返回值：成功：子進程中返回 0，父進程中返回子進程 ID。pid_t，為整型。失敗：返回-1。失敗的兩個主要原因是：1）當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時 errno 的值被設置為 EAGAIN。2）系統內存不足，這時 errno 的值被設置為 ENOMEM。

區分父子進程

int main()
{pid_t pid;pid = fork();if (pid < 0){   // 沒有創建成功  perror("fork");return 0;}
?if (0 == pid){ // 子進程  while (1){printf("I am son\n");sleep(1);}}else if (pid > 0){ // 父進程  while (1){printf("I am father\n");sleep(1);}}
?return 0;
}

exit函數 進程退出

#include <stdlib.h>
void exit(int status);
?
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
功能：結束調用此函數的進程。
參數：status：返回給父進程的參數（低 8 位有效），至于這個參數是多少根據需要來填寫。
返回值：無

exit() 和 _exit() 函數功能和用法是一樣的，無非時所包含的頭文件不一樣，還有的區別就是：exit()屬于標準庫函數，exit()屬于系統調用函數。

• exit() 函數會處理后續的刷新緩沖區的動作
• _exit() 是直接退出進程，不做任何的后續處理操作

wait函數 等待子進程退出

在每個進程退出的時候，內核釋放該進程所有的資源、包括打開的文件、占用的內存等。但是仍然為其保留一定的信息，這些信息主要主要指進程控制塊PCB的信息（包括進程號、退出狀態、運行時間等）。

父進程可以通過調用wait或waitpid得到它的退出狀態同時徹底清除掉這個進程。

wait() 和 waitpid() 函數的功能一樣，區別在于，wait() 函數會阻塞，waitpid() 可以設置不阻塞，waitpid() 還可以指定等待哪個子進程結束。

注意：一次wait或waitpid調用只能清理一個子進程，清理多個子進程應使用循環。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
?
pid_t wait(int *status);
功能：等待任意一個子進程結束，如果任意一個子進程結束了，此函數會回收該子進程的資源。
參數：status : 進程退出時的狀態信息。
返回值：成功：已經結束子進程的進程號失敗： -1

調用 wait() 函數的進程會掛起（阻塞），直到它的一個子進程退出或收到一個不能被忽視的信號時才被喚醒（相當于繼續往下執行）。

若調用進程沒有子進程，該函數立即返回；若它的子進程已經結束，該函數同樣會立即返回，并且會回收那個早已結束進程的資源。

所以，wait()函數的主要功能為回收已經結束子進程的資源。

如果參數 status 的值不是 NULL，wait() 就會把子進程退出時的狀態取出并存入其中，這是一個整數值（int），指出了子進程是正常退出還是被非正常結束的。

這個退出信息在一個 int 中包含了多個字段，直接使用這個值是沒有意義的，我們需要用宏定義取出其中的每個字段。

宏函數可分為如下三組：

1. WIFEXITED(status)

為非0 → 進程正常結束

WEXITSTATUS(status)

如上宏為真，使用此宏 → 獲取進程退出狀態 (exit的參數)

2. WIFSIGNALED(status)

為非0 → 進程異常終止

WTERMSIG(status)

如上宏為真，使用此宏 → 取得使進程終止的那個信號的編號。

3. WIFSTOPPED(status)

為非0 → 進程處于暫停狀態

WSTOPSIG(status)

如上宏為真，使用此宏 → 取得使進程暫停的那個信號的編號。

WIFCONTINUED(status)

為真 → 進程暫停后已經繼續運行

waitpid函數

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
?
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：等待子進程終止，如果子進程終止了，此函數會回收子進程的資源。
?
參數：pid : 參數 pid 的值有以下幾種類型：pid > 0  等待進程 ID 等于 pid 的子進程。pid = 0  等待同一個進程組中的任何子進程，如果子進程已經加入了別的進程組，waitpid 不會等待它。pid = -1 等待任一子進程，此時 waitpid 和 wait 作用一樣。pid < -1 等待指定進程組中的任何子進程，這個進程組的 ID 等于 pid 的絕對值。
?status : 進程退出時的狀態信息。和 wait() 用法一樣。
?options : options 提供了一些額外的選項來控制 waitpid()。0：同 wait()，阻塞父進程，等待子進程退出。WNOHANG：沒有任何已經結束的子進程，則立即返回。WUNTRACED：如果子進程暫停了則此函數馬上返回，并且不予以理會子進程的結束狀態。（由于涉及到一些跟蹤調試方面的知識，加之極少用到）返回值：waitpid() 的返回值比 wait() 稍微復雜一些，一共有 3 種情況：1) 當正常返回的時候，waitpid() 返回收集到的已經回收子進程的進程號；2) 如果設置了選項 WNOHANG，而調用中 waitpid() 發現沒有已退出的子進程可等待，則返回 0；3) 如果調用中出錯，則返回-1，這時 errno 會被設置成相應的值以指示錯誤所在，如：當 pid 所對應的子進程不存在，或此進程存在，但不是調用進程的子進程，waitpid() 就會出錯返回，這時 errno 被設置為 ECHILD；