Linux操作系统--进程的创建和终止

1.进程创建

1.1fork()函数初识

1.2写时拷贝

1. 提升系统效率

2. 隔离错误影响

3. 支持并行计算

2.进程终止：

2.1进程退出场景：

2.2进程常见退出方法：

2.3_exit()系统调用接口

2.4exit函数

2.5return退出

1.进程创建

1.1fork()函数初识

在linux中fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原就进程为父进程

#include<unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：子进程返回0，父进程返回子进程的pid，创建失败返回-1

进程调用fork，当同志转移到内核中的fork代码后，内核做：

分配新的内存块和内核数据结构给子进程
将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
添加子进程到系统进程列表当中
fork返回，开始调度器调度

当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程，看如下程序：

##include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{pid_t pid;printf("Before: pid is %d\n", getpid());if((pid=fork())==-1){perror("fork()");exit(1);}printf("After:pid is %d, fork return %d\n",getpid(),pid);sleep(1);return 0;
}

这里看到了三行代码，一行befor，进程28791先打印before消息，然后它有打印after。另一个after消息有28791打印的。注意到进程28791没有打印before，为什么呢？如下图

所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

(小扩展:在Linux操作系统中，调度器是一个负责分配CPU资源给不同进程的子系统。调度器的主要作用是根据不同的调度算法，决定哪个进程可以获得CPU时间片，以实现进程间的公平竞争和高效利用CPU资源。Linux操作系统中有多种调度器可供选择，如CFS (Completely Fair Scheduler)、O(1)调度器等。通过调度器的工作，Linux操作系统能够有效地管理进程的运行顺序，提高系统性能和响应速度.)

1.2写时拷贝

了解写时拷贝之前，我们得先知道，为什么要在一个进程之中，创建一个子进程？子进程的作用是什么？

1. 提升系统效率

当父进程需要完成多个独立的任务时，它可以创建若干个子进程分别执行这些任务。这种方式使得父进程无需等待某个任务完成后才能继续下一个任务，而是可以在等待期间执行其他工作或者进入休眠状态以节省资源。

2. 隔离错误影响

子进程与父进程之间存在一定的隔离机制。即使子进程中出现了致命错误（如段错误），通常也不会直接影响到父进程及其正常运行流程。这种设计有助于增强整个程序架构的安全性和稳定性。

3. 支持并行计算

现代计算机硬件大多具备多核处理器能力，利用子进程可以让不同CPU核心同时处理不同的数据集或算法部分，进而充分利用硬件资源达到加速目的。

所以：子进程需要与执行与父进程不同的代码段。例如：父进程等待客户端申请，生成子进程来处理请求。

于是，我们就需要写时拷贝。

通常、父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。

2.进程终止：

2.1进程退出场景：

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止

1、2中，统一会采用进程的退出码进行判定结果是否正确。

进程退出码有什么作用？(一般而言，父进程会关心子进程的完成情况，所以需要子进程退出码来判断子进程完成情况)

2.2进程常见退出方法：

正常终止(可以通过echo $? 查看进程退出码---最后一次进程的退出码)：

从main返回
调用exit
_exit

main函数的返回值，本质表示：进程运行完成时是否是正常的结果，如果不是，可以用不同的数字，表示不同的出错原因

异常退出：ctrl + c，信号终止

进程出现异常，本质是我们的进程收到了对应的信号

2.3_exit()系统调用接口

参数：status定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值

说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被父进程所用。所以_exit(-1)时，在终端执行$?发现返回值是255(下一章--进程等待会详细讲关于status的存储)

2.4exit函数

#include<unistd.h>
void exit(int status);

exit最后也会调用_exit，但在调用_exit之前，还做了其他工作

执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数
关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
调用_exit

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void cleanup_function(){printf("Cleanup function called.\n");
}int main(){atexit(cleanup_function);puts("Before calling exit.");exit(0); // This will call the registered 'cleanup_function'
}

#include <stdio.h>
#include <unistd.h> int main(void){char buffer[]="This message may be lost\n";fwrite(buffer , sizeof(char), strlen(buffer)-1 , stdout );_exit(0); // No flushing occurs here so output might get discarded.
}