进程基础
1. 进程标志
#include <unistd.h> #include <sys/types.h> uid_t getpid(void); uid_t getppid(void); uid_t getuid(void); uid_t geteuid(void); gid_t getgid(void); git_t getegid(void);
struct passed *getpwuid(uid_t uid);
struct passwd { char *pw_name; /* 登录名称 */ char *pw_passwd; /* 登录口令 */ uid_t pw_uid; /* 用户 ID */ gid_t pw_gid; /* 用户组 ID */ char *pw_gecos; /* 用户的真名 */ char *pw_dir; /* 用户的目录 */ char *pw_shell; /* 用户的 SHELL */ }; #include <pwd.h>; #include <sys/types.h>;
2. fork
pid_t fork();
当 fork 掉用失败的时候(内存不足或者是用户的最大进程数已到)fork 返回-1.父进程中返回子进程id，子进程返回0。
fork()创建子进程就是父进程的一份拷贝，大部分属性都继承过来，但仍有部分属性不同。
1）子进程继承父进程属性
》真实用户ID和组ID，有效用户ID和组ID。
》进程组ID
》session ID
》所有打开文件及文件的偏移量。
》控制终端
》设置用户ID和设置组ID标记位
》根目录和当前工作目录
》文件默认创建的权限掩码
》可访问的内存区段
》环境变量及其他资源分配
2）子进程独有属性
》进程ID
》运行时间记录，timer等
》父进程对文件的锁定
》exec时子进程的信号处理函数指针组置为空，fork时子进程继承父进程信号处理函数（共用相同代码）
3. wait和waitpid
#include <sys/types.h>;
#include <sys/wait.h>;
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
两个系统调用用于等待子进程状态改变，并获取状态信息。如果该进程没有子进程或子进程已经结束，则wait/waitpid就会立即返回。
wait()阻塞执行直到子进程终止。
waitpid()默认情况下仅仅等待终止的子进程。但可通过options指定另外两种子进程状况改变。状态改变包含： the child terminated（默认，options=0）; the child was stopped by a signal（options=WUNTRACED）; or the child was resumed by a signal (options=WCONTINUED). 在子进程终止情况下，wait/waitpid准许系统释放子进程相关资源；若没有调用wait或waitpid子进程变为僵尸进程。
wait <==> waitpid(-1, &status, 0);
假如chilid已经改变状态，wait/waitpid会立即返回，否则两函数阻塞直到子进程状态改变或两函数被中断。若子进程状态改变，但还没有被wait/waitpid，则该进程被称为waitable。
waitpid()中pid取值范围如下：
< -1 等子进程中进程组ID等于pid绝对值的任一进程。
-1 等任一子进程。
0 等进程组ID等于调用进程组ID的任一进程。
> 0 等指定pid的状态改变。
waitpid()的options为0或（|）下列值：
WNOHANG，父进程不阻塞直接返回。
WUNTRACED，假如一个子进程停止（不能通过ptrace跟踪）就返回。若此选项不指定，则可追踪（traced）的已停止子进程的状态被返回。
WCONTINUED，一个已停止的进程由于收到信号SIGCONT而恢复则返回。
stat_loc保存子进程退出状态（一般exit，_exit，return），是一个整型指针，存储退出状态。若stat_loc不为NULL，则wait/waitpid储存退出状态（int型）在stat_loc中。可通过下列宏判断，参数为整型数，非指针。
WIFEXITED(status) return true假如子进程正常终止（exit，_exit, return）.
》》WEXITSTATUS(status) 返回子进程的退出状态，其由status的最低8bits组成。仅当WIFEXITED返回真时有效。
WIFSIGNALED(status) 返回真，假如子进程被信号终止。
》》WTERMSIG(status) 返回信号数字值（造成子进程终止的信号），仅当WIFSIGNALED为真时有效。
》》WCOREDUMP(status) 返回真，假如子进程生成core dump。仅当WIFSIGNALED为真时有效。
WIFSTOPPED(status) 返回真，假如子进程被信号stopped。仅当options包含WUNTRACED或子进程正在被traced时有效。
》》WSTOPSIG(status) 返回信号数字值（造成子进程stop的信号）。仅当WIFSTOPPED为真时有效。
WIFCONTINUED(status) 返回真，假如子进程被SIGCONT恢复。
RETURN VALUE
wait(): on success, returns the process ID of the terminated child; on error, -1 is returned
waitpid(): on success, returns the process ID of the child whose state has changed; if WNOHANG was specified and one or more child(ren) specified by pid exist, but have not yet changed state, then 0 is returned.On error, -1 is returned.
4. SIGCHLD
SIGCHLD信号产生的条件
1.子进程终止时会向父进程发送SIGCHLD信号，告知父进程回收自己，但该信号的默认处理动作为忽略，因此父进程仍然不会去回收子进程，需要捕捉处理实现子进程的回收；
（注意：需要注意的是，虽然进程对于 `SIGCHLD`的默认动作是忽略，但是还是显示写出来，才能有效；signal(SIGCHLD, SIG_IGN)，这样子进程直接会退出。）
2.子进程接收到SIGSTOP（19）信号停止时；
3.子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时。
综上：子进程结束、接收到SIGSTOP停止（挂起）和接收到SIGCONT唤醒时都会向父进程发送SIGCHLD信号。父进程可以捕捉该信号，来实现对子进程的回收，或者了解子进程所处的状态。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <signal.h> void sys_err(char *str) { perror(str); exit(1); } void do_sig_child(int signo) { int status; pid_t pid;
// 不可以将捕捉函数内部的while替换为if。因为在执行捕捉函数期间，发送了多次SIGCHLD信号，未决信号集只是记录了一次
// 因此下一次再调用捕捉函数时，if只能完成对一个子进程的回收（即使有多个子进程都发了信号，但是只是调用一次捕捉函数）。
// 而while循环则可以对所有结束了的子进程都完成回收。因此对于多个子进程的回收，最好采用循环的方式，不采用if。 // if ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) { while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) { if (WIFEXITED(status)) printf("------------child %d exit with %d\n", pid, WEXITSTATUS(status)); else if (WIFSIGNALED(status)) printf("child %d killed by the %dth signal\n", pid, WTERMSIG(status)); } } int main(void) { pid_t pid; int i; //阻塞SIGCHLD for (i = 0; i < 10; i++) { if ((pid = fork()) == 0) break; else if (pid < 0) sys_err("fork"); } if (pid == 0) { //10个子进程 int n = 1; while (n--) { printf("child ID %d\n", getpid()); sleep(1); } return i+1; //子进程结束状态依次为1、2、••••••、10 } else if (pid > 0) { struct sigaction act; act.sa_handler = do_sig_child; sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0; sigaction(SIGCHLD, &act, NULL); //解除对SIGCHLD的阻塞 while (1) { printf("Parent ID %d\n", getpid()); sleep(1); } } return 0; }
父子进程信号处理：
1.子进程继承了父进程的信号屏蔽字和信号处理动作，但子进程没有继承未决信号集spending。
2.注意注册信号捕捉函数的位置。
3.应该在fork之前，阻塞SIGCHLD信号。注册完捕捉函数后解除阻塞。
参考：SIGCHLD信号 Linux: 关于 SIGCHLD 的更多细节
5.进程信号
访问共享资源时，进程与信号处理函数存在竞态，所以要互斥访问。同样也会造成死锁。
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <signal.h> pthread_mutex_t mmutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void signal_handler(int signo) { printf("signal...\n"); pthread_mutex_lock(&mmutex); int i; for(i = 0; i < 5; i++){ sleep(1); printf("signal run [%d]!\n", i); } pthread_mutex_unlock(&mmutex); } int main() { int i; signal(SIGUSR1, signal_handler); pthread_mutex_lock(&mmutex); for(i = 0; i < 5; i++){ sleep(1); printf("main run [%d]!\n", i); if(i == 2){ raise(SIGUSR1); } } pthread_mutex_unlock(&mmutex); pthread_mutex_destroy(&mmutex); printf("main exit [%d]!\n", i); return 0; }
信号处理函数编程注意
在用sigaction函数登记的信号处理函数中可以做的处理是被严格限定的，仅仅允许做下面的三种处理：
1. 局部变量的相关处理
2. “volatile sig_atomic_t”类型的全局变量的相关操作
3. 调用异步信号安全的相关函数
以外的其他处理不要做！若要使用其他请慎重考虑！
6. 僵尸进程
一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用 wait 或 waitpid 获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。
僵尸进程危害
1）占用资源（少量，进程描述符task_struct存在，进程占用的资源被回收，不存在内存泄漏，实际上基本不浪费系统资源，参宋宝华的课程）；
2）难以清除（杀死僵尸进程父进程）。
成为僵尸进程的因素
1. 子进程 先于 父进程退出；
2. 子进程的状态信息，没有被父进程回收；
那么问题来了，子进程退出了，父进程怎么知道呢？
对该机制有稍微了解的话，不难得知一个关键因素：SIGCHLD。正是这个SIGCHLD起到了通知的作用，所以后面的处理也是基于它而实现。
僵尸进程处理方案
1. 父进程调用wait()或者waitpid()等待子进程结束，这样处理父进程一般会阻塞在wait处而不能处理其他事情。
2. 捕捉SIGCHLD信号，并在信号处理函数里面调用wait函数，这样处理可避免1中描述的问题。
3. 父进程直接忽略该信号。signal(SIGCHLD, SIG_IGN)，这样子进程直接会退出。 需要注意的是，虽然进程对于 `SIGCHLD`的默认动作是忽略，但是还是显示写出来，才能有效（不显示写出来无效）；
4. 把父进程杀了，子进程直接过继给 init，由 init伺候着。 不用担心 init会挂着一堆僵尸， init本身的设计就有专门回收的处理，所以有多少回收多少。实现：fork两次，父进程创建儿子进程，儿子进程再创建一个孙子进程，然后儿子进程自杀，孙子进程成为孤儿进程被init进程收养。
事后处理（杀父进程）
方法一： kill –18 PPID （PPID是其父进程）
这个信号是告诉父进程，该子进程已经死亡了，请收回分配给他的资源。
方法二：如果不行则看能否终止其父进程（如果其父进程不需要的话）。先看其父进程又无其他子进程，如果有，可能需要先kill其他子进程，也就是兄弟进程。方法是：
kill –15 PID1 PID2(PID1,PID2是僵尸进程的父进程的其它子进程)。
然后再kill父进程：kill –15 PPID
Z之所以杀不死，是因为它已经死了，否则怎么叫 Zombie（僵尸）呢？冤魂不散，自然是生前有结未解之故。
在UNIX/Linux中，每个进程都有一个父进程，进程号叫PID（Process ID），相应地，父进程号就叫PPID（Parent PID）。当进程死亡时，它会自动关闭已打开的文件，舍弃已占用的内存、交换空间等等系统资源，然后向其父进程返回一个退出状态值，报告死讯。如果程序有 bug，就会在这最后一步出问题。儿子说我死了，老子却没听见，没有及时收棺入殓，儿子便成了僵尸。在UNIX/Linux中消灭僵尸的手段比较残忍，执行 ps axjf 找出僵尸进程的父进程号（PPID，第一列），先杀其父，然后再由进程天子 init（其PID为1，PPID为0）来一起收拾父子僵尸，超度亡魂，往生极乐。
注意，子进程变成僵尸只是碍眼而已，并不碍事，如果僵尸的父进程当前有要务在身，则千万不可贸然杀之。
参考：
