1、【Linux系统编程】进程

程序与进程

概念：

　　进程：程序在计算机上的一次执行过程，执行中的程序。

　　进程是一个抽象概念，其本质是：

　　　　程序在地址空间中按照代码逻辑控制流执行

　　　　资源分配最小单位

进程和程序的区别：

　　进程是动态的，有声明周期的，一个进程只能对应一个程序。

　　程序是静态的，是一系列指令的集合，可以对应多个进程。

从程序到进程

1. 内核将程序读入内存，为程序镜像分配内存空间。
2. 内核为该进程分配进程标志符PID。
3. 内核为该进程保存PID及相应的进程状态信息。

进程的状态：

Linux中查看进程的命令：ps / pstree / top

ps命令

查看某进程
　　通过进程PID查看：ps -p 进程PID
　　通过命令行查看：ps -C 命令行

 top命令

各列表示说明：

进程状态标识：

pstree命令

以树状图的方式展现进程之间的派生关系

安装： yum install psmisc 

Linux下进程的相关操作

杀死进程：kill 进程标识符PID

获取进程PID：

 

【示例】

#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "PID: " << getpid()<< "\t" << "PPID: "  << getppid() << endl;
    return 0;
}

创建进程

 1、分叉函数  pid_t fork() 

 返回值：失败，返回-1

　　　　子进程逻辑控制流 返回0

　　　　父进程逻辑控制流 返回子进程的PID

特点：调用一次返回两次，相同但是独立的地址控件，并发执行，共享文件

【示例】

#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

//相同但是独立的地址控件&&并发执行
int i = 100;
int main()
{
    int j = 100;

    pid_t pid = fork();//创建进程
    fork();
    if(pid == 0)
    {
        int k;
        for(k = 0; k < 10000; k++)
        {
            cout << "this is child:" << ++i << "\t" << ++j << endl;
        }
    }
    else
    {
        int k;
        for(k = 0; k < 10000; k++)
        {
            cout << "this is father:" << --i << "\t" << --j << endl;
        }
    }
    return 0;
}

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
//共享文件

int i = 100;
int main()
{
    int j = 100;
    FILE * fd = fopen("./test", "w+");
    pid_t pid = fork();

    if(pid == 0)
    {
        int k;
        for(k = 0; k < 10000; k++)
            fprintf(fd, "this is child i: %d \t j: %d\n", ++i, ++j);
    }
    else
    {
        int k;
        for(k = 0; k < 10000; k++)
            fprintf(fd, "this is father i: %d \t j: %d\n", --i, --j);
    }

    return 0;
}

2 执行函数 exec() 

分类：

exec函数组名字规律：

返回值：

　　成功：无返回值  失败：返回-1

特点：一次调用，失败返回-1， 成功则执行新的进程（PID不变， 地址空间内容变化）。

 【示例】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

extern char ** environ;
int main(int argc, char** argv)
{
    cout << argv[0] << "  PID:" << getpid() << endl;
    //execlp("ls", "ls", "-l", 0);

    char * args[] = {"ls", "-l", 0};
    execve("/bin/ls", args, environ);
    //cout << argv[0] << "  PID:" << getpid() << endl;
    return 0;
}

本质：覆盖程序

3、系统函数 int system(shell字符串) 

返回值：

特点：一次调用，一次返回

【示例】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "PID: " << getpid() << endl;
    system("sleep 3&");
    cout << "PID: " << getpid() << endl;
    return 0;
}

结束进程：

【示例】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "PID : " <<  getpid() << "  PPID : " << getppid() << endl;
    exit(EXIT_FAILURE);
    //abort();
    return 0;
}

停止进程

休眠：

 int sleep(unsigned int secs) 

参数
　　secs指定休眠的秒数,-1表示永久休眠

返回值
　　未休眠的秒数

特性
　　如果没有信号中断，休眠指定秒数返回0，否则马上返回未休眠的秒数。

【示例】

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <strings.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;
    for(;;)
    {
        time_t t;
        time(&t);

        struct tm * ptm = gmtime(&t);
        char buf[BUFSIZ];

        bzero(buf, BUFSIZ);

        strftime(buf, BUFSIZ, "%P %T", ptm);
        cout << buf << endl;

        fflush(stdout);
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

暂停：

 int pause() 

 

返回值
　　总是-1

特性

　　如果程序没有处理信号，直接中断，执行默认信号处理，程序后续代码不再执行。

　　如果程序存在信号处理，执行信号处理后，执行后续代码。

等待信号

 

【示例】

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void test(int sig)
{
    cout << "revc a signal" << sig << endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT, test);
    cout << "before pause" << endl;
    pause();
    cout << "after pause" << endl;

    return 0;
}

等待：

pid_t wait(int* status):等价pid_t waitpid(-1,stauts,0)
pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options)

参数：

返回值：

正常结束： WIFEXITED(status) 

WTERMSIG(status)取得子进程因信号而中止的信号代码
一般会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏

 异常结束： WIFSIGNALED(status) 

WTERMSIG(status)取得子进程因信号而中止的信号代码
一般会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏

 暂停： WIFSTOPPED(status) 

WSTOPSIG(status)取得引发子进程暂停的信号代码
一般会先用 WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。

 【示例】父进程等待子进程退出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    cout << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        sleep(2);
        cout << "this is child" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "this is father" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
        cout << "pid : " << waitpid(pid, NULL, 0) << "exit" << endl;
    }

    return 0;
}

更加安全的方式：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void handler(int sig)
{
    int status;
    pid_t cpid = wait(&status);

    if(WIFEXITED(status))
    {
        cout << "child exit by " << WEXITSTATUS(status) << endl;
    }
    if(WIFSIGNALED(status))
    {
        cout << "child exit by signal" << WTERMSIG(status) << endl;
    }
    cout << "child " << cpid << " exit" << endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT, handler);
    cout << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        sleep(2);
        cout << "this is child" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "this is father" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
        cout << "leave : " << sleep(5)<< endl;
    }

    return 0;
}

如果不关心退出的情况：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void handler(int sig)
{
    pid_t cpid = wait(NULL);
    cout << "child " << cpid << " exit" << endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT, handler);
    cout << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        sleep(2);
        cout << "this is child" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "this is father" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
        //cout << "leave : " << sleep(5)<< endl;
    }

    return 0;
}

特殊进程

【示例】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void handler(int sig)
{
    cout << "this is child exit" << sig << endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT, handler);
    cout << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        sleep(2);
        cout << "this is child" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
    }
    else
    {
        cout << "this is father" << endl;
        cout << "res: " << pid << "PID : " << getpid() << "PPID : " << getppid() << endl;
        for(;;);
    }

    return 0;
}