2.父子进程

1.fork函数

　　（1）pid_t fork(void);　创建一个子进程，子进程所有的数据，代码都是从父进程开呗过来的。失败返回-1，成功则返回：父进程返回子进程的ID，子进程返回0。pid_t类型表示进程ID，但是为了表示-1，它是有符号整型（0不是有效的进程ID，init的进程ID是最小的，1）。系统中能创建的进程的数量有系统资源决定，如果进程退出之后没有回收进程资源，那么这部分资源就会被一直占用着。

　　进程ID相关的函数：

　　getpid()函数；//获取当前进程ID　　pid_t getpid(void);

　　　　　　　　//获取当前进程的父进程的ID　　pid_t getppid(void);

　　getgid()函数；//获取当前进程使用用户组ID　　gid_t getgid(void)；

　　　　　　　　//获取当前进程有效用户组ID　　gid_t getegid(void);

　　getuid()函数；//获取当前进程实际用户ID　　uid_t getuid(void);

　　　　　　　　//获取当前进程有效用户ID　　uid_t geteuid(void);

　　进程的创建：

#include <sdtio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == -1){
        perror("create fail:");
        return -1;
    }

    if(id == 0){
        printf("本进程是子进程:%d-----父进程ID:%d",getpid(),getppid());
    }
    if(id>0){
        printf("本进程是父进程:%d-----子进程ID：%d",getpid(),id);
    }
    while(1);
    return 0;
}

　　区分一个函数是系统函数还是库函数的依据：

　　　　1.能否访问内核数据结构

　　　　2.能否访问外部硬件资源

　　二者有任意一个就是系统函数，都没有则是库函数。

　　常用的查看当前系统进程的命令：ps aux

 　　查看系统能创建多少进程：

int main()
{
    int number = 0;
    while(1)
    {
        pid_t pid = fork();
        if(pid<0)
        {
            perror("创建失败");
            sleep(1);
        }
        if(pid == 0){
            exit(-1);//子进程退出
        }
        if(pid>0){
            //父进程回收子进程资源
            int status;
            wait(&status);//阻塞直到子进程退出
            printf("number = %d
",number++);
        }
    }
}

　　僵尸进程：子进程退出之后，父进程没有对子进程的资源进行回收，这个时候子进程就是僵尸进程，一定要避免僵尸进程的产生，僵尸进程的数量是有限的，有系统的最大资源决定。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid ==0)exit(-1);
    if(pid>0)
    {
        while(1);
    }
}

　　孤儿进程：子进程还在运行，但是父进程退出了，那么这时候子进程就是孤儿进程，孤儿进程对系统不会有影响，因为孤儿进程会被自动回收。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main（）
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){
        while(1);
    }
    if(pid>0)
    {
        //父进程退出
        sleep(10);
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

　　进程退出：exit(-1);

　　进程退出的方式：1.进程运行完之后自动退出

　　　　　　　　　　2.通过exit(-1)退出　　进程关闭文件描述符，清空缓冲区

　　　　　　　　　　3._exit()退出　　只是关闭进程，不会处理文件描述符，也不会清空缓冲区。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    printf("hello world");
    _exit(0);


    return 0;
}

　　

（2）父子进程在fork()之后，有哪些异同？

　　查看父子进程共享的数据：

#include <sdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == -1){
        perror("create fail:");
        return -1;
    }

    if(id == 0){
        printf("本进程是子进程:%d-----父进程ID:%d",getpid(),getppid());
    }
    if(id>0){
        printf("本进程是父进程:%d-----子进程ID：%d",getpid(),id);
    }
    while(1);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int gdata = 123;//全局数据---数据段
int main()
{
    int mydata = 123;//局部数据--栈空间
    
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)
    {
        while(1)
        {
            //子进程
            printf("子进程---gdata=%d mydata=%d",gdata,mydata);
            sleep(1);
        }
    }

    if(pid>0)
    {
        while(1)
        {
            printf("父进程---gdata=%d mydata=%d",gdata,mydata);
            sleep(1);
            mydata++;
            gdata++;
        }
    }

    return 0;
}

　　　　相同的部分：全局变量、.data、.text、堆、栈、环境变量、用户ID、宿主目录、进程工作目录、信号处理方式.....

　　　　不同的部分：进程ID、fork的返回值、两者的父进程ID、程序运行时间、闹钟（定时器）、未决信号集。

　　　　父子进程共享的区域：

　　　　　　1.文件描述符

　　　　　　2.mmap简历的映射区，fork之后，父子进程的先后执行顺序是不确定的，取决于内核所使用的的调度算法。

2.vfork()函数

　　fork()和vfork()都是用来创建子进程的，vfork()-----父进程要等子进程退出后才运行（写时复制），而fork()的父子进程的执行顺序是由系统调度决定的。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t pid = vfork();
    if(pid == 0){
        printf("子进程
");
        while(1);
    }

    if(pid>0){
        printf("父进程
");
    }
}

3.exec函数族

　　（1）fork()创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能是执行不同的代码分支），子进程往往要调动一种exec函数来执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程用户空间代码和数据完全被程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec函数并不创建新进程，所以调用exec函数前后的进程ID并没有改变。

　　　　将当前进程的.text、.data替换为所要加载程序的.text、.data，然后让进程从新的.text的第一条指令开始执行，但是进程ID并没有改变，只是换核不换壳。

　　　　exec函数如下：　　

int execl(const char *path,const char *arg,....);
int execlp(const char *file,const char *arg....);
int execle(const char *path,const char *arg,..,char *const envp[]);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]);
int execve(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);

　　1.execlp函数

　　　　int execlp(const char *file,const char *arg....);//加载一个进程，借助PATH环境变量。

　　　　成功：无返回；失败：-1；

　　　　参数1：要加载的程序的名字，该函数需要配合PATH环境变量来使用，当PATH中所有目录搜索之后没有参数1则返回失败。该函数通常用来调用系统程序，例如：ls、date、cp、cat等命令。

　　2.execl函数

　　　　int execl(const char *path,const char *arg,....);//加载一个进程，通过：路径+程序名来加载

　　　　成功：无返回；失败：-1；

　　　　参数1：要加载的程序的绝对路径。

　　3.execvp函数

　　　　int execvp(const char *file,char *const argv[]);//加载一个进程，使用自定义环境变量env

　　　　成功：无返回；失败：-1；

　　　　参数1：要加载的程序名，execvp和execlp原理上一样，只是参数不同。

　　4.exec函数族的一般规律

　　　　exec函数一旦调用成功就立刻执行新的程序，无返回值，错误则返回-1，所以我们通常直接在exec()函数调用后直接调用perror()和exit()，无需if判断。

l(list)	命令行参数列表
p(path)	搜索file时使用path变量
v(vector)	使用命令行参数数组
e(environment)	使用环境变量数组，不适用进程原有的环境变量，设置新加载程序运行的环境变量

　　事实上只有execve才是真正的系统调用，其他五个函数最终都是调用execve，这些函数之间的关系如下。

　　

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid=0){
        char *const argv[]={"ls","-1","-a",NULL};
        execv("/bin/ls",argv)；
        printf("********
");
    }
    if(pid>0){
        printf("#######
");
        while(1);
    }
    return 0;
}

PS：哪里写错了请指正，互相学习。