从一次元世界进入二次元世界，不只是思维的改变，而是世界观的改变。

程序与进程

如果程序是菜谱，进程就是厨师烹饪；
如果程序是乐谱，进程就是乐师演奏；
如果程序是剑谱，进程就是剑客舞剑；
如果程序是棋谱，进程就是棋士复盘；
程序是静的，进程是动的。

进程与程序区别

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

• 本质
  • 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

从代码到程序

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。

进程控制块（PCB)：保存进程控制信息

程序格式ELF

ELF(Executable and Linkable Format)文件格式，一种用于二进制文件、可执行文件、目标代码、共享库和核心转储格式文件。

查看程序(ELF文件)：readelf -S 文件名
查看进程空间大小：size 文件名

虚拟存储器/虚拟地址空间

虚拟存储器

gdb查看内存映射信息：info proc mapping

.bss(Block Started by Symbol)存放程序中未初始化的全局变量和静态变量，程序执行之前BSS段会自动清0。

详细资料

• ELF文件格式与相关命令
• ELF文件格式浅析
• ELF文件格式分析

进程状态

类似视频/音频播放器

如何查看进程

ps命令

• 查看某进程

  1. 通过进程PID查看：ps -p 进程PID
  2. 通过命令行查看：ps -C 命令行
  3. 查看程序的PID: pidof 程序名

• 查看进程

Unix从操作风格分为System V风格和BSD风格。它们在目录结构、脚本、命令行等方面存在一些差异。

• System V， 曾经也被称为AT&T SystemV，是Unix操作系统众多版本中的一支。它最初由AT&T开发。
• BSD（BerkeleySoftware Distribution，伯克利软件套件）是Unix的衍生系统，1970年代由伯克利加州大学（UniversityofCalifornia, Berkeley）开发。
  随着一些并不基于这两者代码的UNIX实现的出现，例如Linux，这一归纳不再准确。像POSIX这样的标准化努力一直在试图减少各种实现之间的不同。

• 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

top命令

实时显示系统中各个进程的资源占用，类似Windows任务管理器。

Linux一切皆文件，在/proc/下也可以查看到进程。

如何创建进程

如何杀死进程

进程操作接口

获取PID

进程标识pid：进程身份证号

• 示例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    printf("PID:%dPPID:%d\n",getpid(),getppid());
}

如何查看进程的PID和PPID? ps -o pid,ppid,cmd,s

如何创建进程

1 分叉函数pid_t fork()

• 返回值

• 特点

  • 调用一次，返回两次
  • 相同但是独立的地址空间
  • 并发执行
  • 共享文件

• 示例

调用一次，返回两次

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    fork();
    if(pid == 0){// child
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }
    for(;;);
}

相同但是独立的地址空间&并发执行

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int i = 100;
int main(){
    int j=100;
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            printf("this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
    }else{
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            printf("this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
    }
}

共享文件

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int i = 100;
int main(){
    int j=100;
    FILE* fd = fopen("./test","w+");
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            fprintf(fd,"this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
    }else{
        int k;
        for(k=0;k<10000;k++)
            fprintf(fd,"this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
    }
}

• 本质
  复制+分叉

2 执行函数exec()

• 分类

• exec函数组名字规律

• 返回值

• 特点
  • 一次调用，失败返回
  • 改朝换代，取而代之
    • PID不变
    • 地址空间内容变化
• 示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
extern char ** environ;
 
int main(int argc,char** argv){
    printf("%s,PID %d\n",argv[0],getpid());
    //execl("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd",0);
    //execlp("ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd",0);
    //execle("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd",0,environ);
    char* args[] = {"ps","-a","-o","pid,ppid,cmd",0};
    //execv("/bin/ps",args);
    execve("/bin/ps",args,environ);
    //execvp("ps",args);
    printf("%s,PID %d\n",argv[0],getpid());
}

可以通过which查看命令的位置。

• 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>
 
int main(int argc,char** argv){
    printf("PID:%d\n",getpid());    
    system("sleep 3&");
    printf("PID:%d\n",getpid());    
}

• 本质
  shell执行命令/程序

Linux系统可以创建多少个进程？使用ulimit -a可以查看到。可以通过ulimit -u 进程数修改。
更详细的设置可以在/etc/security/limits.conf修改。

如何结束进程

• 示例

return退出

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());     
    return 100;
}

exit()/abort()退出

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    //exit(EXIT_FAILURE);
    abort();
}

如何停止进程

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：电子时钟

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <strings.h>
 
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);
        printf("\r%s",buf);
        fflush(stdout);
        sleep(1);
    }
}

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>
void test(int sig){
    printf("revc a signal%d",sig);
}
 
int main(){
    signal(SIGINT,test);
    printf("before pause\n");
    pause();
    printf("after pause\n");
}

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)

WEXITSTATUS(status)取得子进程exit()返回的结束代码
一般会先用WIFEXITED来判断是否正常结束才能使用此宏

• 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>
 
int main(){
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        //exit(0);
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        printf("pid:%d exit\n",waitpid(pid,NULL,0));
    }
}

更加安全的方式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
 
void handler(int sig){
    int status;
    pid_t cpid = wait(&status);
    if(WIFEXITED(status)){
        printf("child exit by %d\n",WEXITSTATUS(status));
    }   
    if(WIFSIGNALED(status)){
        printf("child exit by signal %d\n",WTERMSIG(status));
    }
    printf("child %d exit\n",cpid);
}
 
int main(){
    signal(SIGCHLD,handler);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        //exit(0);
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        printf("leave:%d\n",sleep(5));
        //exit(200);
    }
    for(;;);
}

如果不关心退出的情况。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
 
void handler(int sig){
    pid_t cpid = wait(NULL);
    printf("child %d exit",cpid);
}
 
int main(){
    signal(SIGCHLD,handler);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        sleep(2);
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }
}

进程的终老、他杀与自杀

1. 如何kill多个进程？kill -9 PID PID...
2. 如何按名字kill进程？pkill 进程名 \ killall 进程名 \ kill -9 $(pidof 进程名)

特殊进程

• 示例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
void handle(int sig){
    //wait(NULL);
    printf("this is child exit %d",sig);
}
int main(){
    signal(SIGCHLD,handle);
    printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
        printf("this is child\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
    }else{
        printf("this is father\n");
        printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
        for(;;);
    }
}