系统编程-进程控制
特殊进程：
0号进程，调度进程，也成为交换进程 swapper
1号进程，init进程，读取与系统有关的初始化文件（/etc/rc* 或者 /etc/inittab 或者 /etc/init.d），他是一个用户进程，但是进程有效ID是超级用户。init进程是所有孤儿进程的父进程
创建进程
//进程
pid_t getpid(void)
pid_t getppid(void)
uid_t getuid(void) //获取进程实际id，谁启动的
uid_t geteuid(void) //获取进程有效id，谁的权限
gid_t getgid(void) //获取进程实际gid，
gid_t getegid(void) //获取进程有效组id，
创建进程
#include <unistd.h>
pid_t fork(void)
if((pid = fork()) < 0)
//error;
else if(pid == 0)
//son
else
//father
调用一次，返回两次， 子进程的返回值是0，父进程的返回值是子进程的pid
子进程获得父进程的代码段，数据段，堆，栈副本。
处于效率考虑，子进程并不会复制父进程的所有数据，采用写时复制（copy on write,COW）,当对某一段（“页”）进行修改时才真正复制，否则共享同一段数据(“页”)。
fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的，取决于内核的调度算法
文件共享：
fork的一个特点：父进程的所有打开文件描述符都被复制进子进程，即父子进程的文件描述符共享一个文件表
fork后父子进程的区别：
fork值不同，进程id不同，父进程id不同
子进程tms_utime、tms_stime、tms_cutime、tms_ustime均被设置为0；
子进程不继承文件锁
子进程不继承未处理的alarm
子进程不继承未处理的信号集
fork失败：整个系统中有太多的进程， 当前用户拥有的进程超过CHILD_MAX
fork应用场景：
1.父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段，比如网络服务进程，父进程等待请求到达，子进程处理请求
2.一个进程要执行不同的程序，比如shell，这种情况下，fork后，子进程通常直接进行exec，某些操作系统将fork之后exec组合成一个，称为spawn
vfork:用于fork后exec的场景，功能和fork类似，创建一个子进程，
区别在于：vfork保证子进程先运行，在子进程调用exec或者exit之后父进程才运行。 vfork由于预设了子进程会exec，不会完全复制父进程地址空间
进程的终止
五种正常的终止方式：
1.main函数return。 2.调用exit()。3.调用_exit()或者_Exit()。
4.最后一个线程的启动历程return 5.最后一个线程调用pthread_exit
三种异常终止方式：
1.调用abort。2.当进程接收到某些信号。3.最后一个线程对"取消"请求做出响应
进程的退出状态：
对于正常终止的进程，退出状态来自exit的入参，
对于异常终止的进程，退出状态是内核产生
父进程可以用wait 或者 waitpid 取得子进程的终止状态
为什么会有僵死进程：
这是为了保留子进程的进程信息，(进程id，终止状态，进程使用的cpu时间)， 当进程终止，但这些资源未被获取，则称为僵死进程
通过wait调用可以回收僵死进程，init进程被设计为，只要有子进程终止，就会调用wait回收
子进程终止时，内核向父进程发送SIGCHLD信号，该信号默认行为是忽略。
调用wait和waitpid
如果其所有子进程都还在运行，则阻塞
如果一个子进程已终止，则立刻获取其终止状态并返回
如果没有子进程，则立即出错返回
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc)
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options)
ret:如果成功返回终结进程id，出错返回-1，0其他
waitpid可以选择是否阻塞的去等待子进程终止
statloc时一个整形指针，进程的终止状态信息就存放在指向他的单元里，如果不关心返回状态，可以置为NULL
如果要检查退出状态，可以使用下列宏：
WIFEXITED(status) //正常退出
WIFSIGNALED(status) //异常终止
WIFSTOPPED(status) //暂停执行
WIFCONTINUED(status) //暂停后继续执行
如果是wait，任何一个子进程退出，wait就会返回， 如何等待指定进程呢？
1.还是使用wait，每次wait返回后，与预期的目标对比。
2.使用waitpid(pid, statloc, option)
pid == -1，则等待任意进程，和wait相同
pid > 0 等待目标pid进程
pid == 0 等待组id等于调用进程组id的进程 (进程组的概念还没讲)
pid < -1 等待组id等于pid绝对值的任一子进程
option：宏WNOHANG，如果没有进程终止，不会阻塞，立刻返回， 如果系统支持作业控制还有两个别的，WCONTINUED，如果进程暂停后继续且未报告过则返回，WUNTRACED，如果进程暂停后未报告过则返回
总之waitpid提供额外3个功能：1.等待特定进程，2.wait的非阻塞版本，3.支持作业控制
#include <sys/wait.h>
int waitid(idtype_T idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
//其作用和waitpid类似，不过将pid和进程组pid通过idtype分开。
//idtype P_PID, 则id为等待进程pid。 P_PGID,则id为等待进程组ID， P_ALL 等待任意进程，忽略id
//option：宏WNOHANG，如果没有进程终止，不会阻塞，立刻返回， 如果系统支持作业控制还有两个别的，WCONTINUED，如果进程暂停后继续且未报告过则返回，WUNTRACED，如果进程暂停后未报告过则返回
//option:WNOWAIT,虽然获取子进程内容，但是不会对其进行回收。
//注意，只有POSIX.1 的XSI支持该接口，使用的linux可能不支持
wait3，wait4
#inlcude <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
pid_t wait3(int *statloc, int option, struct rusage *rusage)
pid_t wait4(pid_t pid, int *statloc, int option, struct rusage *rusage)
//相比于wait，waitpid，新的两个接口增加rusage，用于记录进程的资源使用信息(用户CPU时间总量，系统CPU时间总量，页面出错次数，接收到信号)
进程竞争(race condition) （运行结果取决于运行顺序）同步
常见的父子进程同步方式：
父进程等待子进程结束，调用wait()
子进程等待父进程结束，while(getppid() != 1) sleep(1);,这种形式的循环称为轮询，浪费CPU时间
可以使用信号或者IPC解决同步问题
父子进程协作完成任务
if((pid = fork()) < 0){
printf("fork error\n");
}else if(pid == 0){
...
TEEL_PARENT(getppid()); //告诉父进程，子进程已经准备完毕，父进程可执行
WAIT_PARENT();
}
WAIT_CHILD();
...
TELL_CHILD(pid); //告诉子进程，父进程准备完毕。
exit（0）；
exec切换进程环境
exec会用全新的程序替换当前进程的正文，数据，堆，栈
6个不同的exec函数可以使用
#include <unistd.h>
int execl(path, arg0, ...)
int execv(path, argv[]);
int execle(path, arg0,...,)
int execve(path, argv[], envp[])
int execlp(filename, arg0, ...)
int execvp(filename, argv[])
ret： 成功不反回，失败返回-1；
l标识list， v 标识vector， e标识environment， p标识path
前4个和后两个的区别：当指定为filename时，会从PATH中，寻找可执行文件。
PATH环境变量，用冒号分隔路径 PATH=/bin:/user/bin:.
如果filename找到的文件不是可执行文件，则将其认为是shell，用/bin/bash作为解释工具
用0标识空指针，必须用 char *强转
参数列表和环境列表的总长度有限制，ARG_MAX,此值至少是4096字节
exec前后，实际用户id不变，但是有效id取决于执行的程序是否设置了 设置用户id和设置组id
system
#include <stdlib.h>
int system(const char *cmdstring)
//为了方便执行shell的命令
其使用fork exec waitpid
如果在一个设置用户ID的程序中，使用system(), 这意味着，可以用该用户ID执行任何命令，是一个安全漏洞
进程会计（process accounting）
用户标识
获取登录用户的用户名
#include <unistd.h>
char *getlogin(void);
进程时间
进程有三种可测量的时间：实际时间，用户CPU时间，系统CPU时间
#include <sys/times.h>
clock_t times(struct tms *buf);
ret: 成功返回滴答树， 出错返回 -1；
struct tms {
clock_t tms_utime;
clock_t tms_stime;
clock_t tms_cutime;
clock_t tms_cstime;
}
注意，由于此时间的起始值是一个随机值，所以作为时间的度量时，必须使用其相对值(t2 - t1)，而不能用绝对值
