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linux篇【6】：进程等待
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2.父子进程共享fork之前和fork之后的所有代码，只不过子进程只能执行fork之后的
（1）低16个比特位的次低8比特位（次低8比特位） 是退出码
一.fork函数初识
1.概念
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，而原进程为父进程。#includepid_t fork(void);返回值：子进程中返回 0 ，父进程返回子进程 id ，出错返回 -1进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：①分配新的内存块和内核数据结构给子进程②将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程③添加子进程到系统进程列表当中（链进运行队列）④fork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
2.父子进程共享fork之前和fork之后的所有代码，只不过子进程只能执行fork之后的
fork之前父进程独立执行，fork之后， 父子两个执行流分别执行。
那么fork之后，是否只有fork之后的代码是被父子进程共享的? ?
fork之后，父子共享所有的代码，但fork之前的代码也是父子共享的，只不过子进程只能执行fork之后的
子进程执行的后续代码! =共享的所有代码，只不过子进程只能从这里开始执行! !为什么呢：
CPU中有一个程序计数器叫eip，用途是eip叫做，保存当前正在执行指令的下一条指令!
eip程序计数器会拷贝给子进程，子进程便从该eip所指向的代码处开始执行啦! !如果我想让子进程拿到fork之前的代码，可以让子进程把CPU中的eip改成main函数入口就可以执行fork之前的代码。
3.fork之后，操作系统做了什么?
进程=内核的进程数据结构+进程的代码和数据
创建子进程的内核数据结构(struct task_ struct + struct mm_ struct +页表) +代码继承父进程，数据以写时拷贝的方式，来进行共享或者独立!
进程具有独立性，代码和数据必须独立的
数据通过写时拷贝保证独立性
代码因为是只读的，不可修改写时拷贝
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。fork常规用法
一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从 fork 返回后，调用 exec 函数。fork调用失败的原因
系统中有太多的进程实际用户的进程数超过了限制4.Fork后子进程保留了父进程的什么？
A.环境变量
B.父进程的文件锁，pending alarms和pending signals
C.当前工作目录
D.进程号
fork函数功能是通过复制父进程，创建一个新的子进程。
- A选项正确：环境变量默认会继承于父进程，与父进程相同
- B选项错误：信号相关信息各自独立，并不会复制
- C选项正确：工作路径也相同
- D选项错误：每个进程都有自己独立的标识符
根据理解分析，正确选项为A和C选项
5.fork和exec系统调用
- fork生成的进程是当前进程的一个相同副本（fork调用通过复制父进程创建子进程，子进程与父进程运行的代码和数据完全一样）
- fork系统调用与clone系统调用的工作原理基本相同（fork创建子进程就是在内核中通过调用clone实现）
- exec是程序替换函数，本身并不创建进程
- clone函数的功能是创建一个pcb，fork创建进程以及后边的创建线程本质内部调用的clone函数实现，而exec函数中本身并不创建进程，而是程序替换，因此工作机理并不相同
二.进程终止
1.常见进程退出
________________________________常见进程退出: |
1.代码跑完，结果正确 |
2.代码跑完,结果不正确 |
3.代码没跑完，程序异常了 |
——————————————————2.关于进程终止的正确认识
C/C++的时候，main函数为什么 return 0; ？
a.return 0，给谁return
b.为何是0?其他值可以吗?
return 0表示进程代码跑完，结果正确
return 非零：结果不正确在main函数中return代表进程结束。其他非main 函数return 代表函数调用结束
（1）进程退出码
代码跑完，结果正确就没什么好说的就exit(0)/return 0返回码是0；如果代码跑完，结果不正确，那我们最想知道的是失败的原因!
所以:非零标识不同的原因! 比如exit(13)
return X的X叫做进程退出码，表征进程退出的信息，是让父进程读取的! !echo $? 查看进程退出码
echo $? ：在bash中，最近一次执行完毕时，对应进程的退出码
解释这里：第一次 echo $? 打印了进程退出码 123 ，第二次 echo $? 打印的是上一次 echo $?的进程退出码，因为上一次 echo $? 执行成功了，所以进程退出码是0,。
一般而言，失败的非零值我该如何设置呢? ?以及默认表达的含义?
可以自定义，也可以用系统定义的sterror。
错误码退出码可以对应不同的错误原因，方便定位问题!（2）关于终止的常见做法——exit()
1. 在main函数中return代表进程结束。其他非main 函数return 代表函数调用结束
2.在自己的代码任意地点中main函数/非main函数，调用exit()都叫进程退出，exit(X)中的X是退出码（3）exit和_exit
exit终止进程刷新缓冲区
_exit，是系统调用，直接中止进程，不会有任何刷新操作终止进程推荐exit或main函数中的return。
会打印： hello bit，即刷新缓冲区
如果是_exit(0)，就不会打印任何东西，即不刷新缓冲区
（4）关于终止，内核做了什么?
进程 = 内核结构 + 进程代码 和 数据
进程代码 和 数据一定会释放，但是 task/struct && mm_ struct:操作系统可能并不会释放该进程的内核数据结构
因为再次创建对象:1.开辟空间 2.初始化 都要花时间。
linux会维护一张废弃的数据结构链表叫 obj，若释放进程，对应的进程的数据结构会被维护到这个链表中，这个链表没有释放空间，只是被设成无效，需要时就拿，节省开辟时间（这样的链表也称 内核的数据结构缓冲池，操作系统叫：slab分派器）
三.进程等待
1.为什么要进行进程等待
①为了解决僵尸进程内存泄漏问题
子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力。
②为了获取子进程的退出状态
父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。2.wait与waitpid
wait()的方案可以解决回收子进程z状态，让子进程进入X十，wait是等待任意一个退出的子进程
wait演示：
waitpid：
pid_ t (int) 的返回值 :
>0:等待子进程成功，返回值就是子进程的pid
<0:等待失败
=0:等待成功，但子进程没有退出第一个参数 pid:
>0:是几，就代表等待哪一个子进程退出，比如pid=1234， 指定等待
-1:等待任意进程退出（通常是最后退出的那个进程）第三个参数 option:
0:标识阻塞等待（就是父进程等待子进程死，子进程死后就回收它）
当options被设置为WNOHANG则函数非阻塞(Wait No Hang 夯住了)，且当没有子进程退出时，waitpid返回0
第二个参数status：
int* status：是一个整数，是输出型参数：父进程调用waitpid，可以通过status拿到子进程的退出码（具体过程：子进程退出后变为Z状态—子进程代码释放，只是维护着子进程的进程控制块 task_struct；此时子进程的进程控制块 task_struct中 有两个整形退出码int exit_ code和退出信号 exit_ signal 会被填充，然后父进程会拿到这两个值放入status中，所以输出型参数要先定义然后传参时取地址 waitpid(id, &status, 0)，或者传nullptr 是不需要退出码 ）
只需要关心改整数的低16个比特位!
（1）低16个比特位的次低8比特位（次低8比特位） 是退出码
证明：让子进程先睡眠5秒，然后退出，退出码设为0。子进程睡眠5秒期间父进程用 wait/waitpid 设成阻塞态，已知返回值：
pid_ t (int) 的返回值 :
>0:等待子进程成功，返回值就是子进程的pid
<0:等待失败 =0:等待成功，但子进程没有退出利用ret接收返回值，当接收成功时，打印ret(这里的ret就是子进程的pid)，
并打印(status>>8) &0xFF ，status>>8是 次低8比特位开始，与上0xFF(8个1)，就是退出码。我们会发现status中的退出码确实记录了子进程的退出码
（2）低8个比特位是终止信号
（kill -l 可查退出信号，异常就是因为收到信号，status&0x7F 可打印终止信号）
status&0x7F：status的低8位与上111 1111 ，就可得到终止信号
没有0号信号：
另一个接收
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）WEXITSTATUS(status): 若 WIFEXITED 非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
waitpid():
阻塞等待和非阻塞等待当我们调用某些函数的时候，因为条件不就绪，需要我们阻塞等待，本质:就是当前进
程自己变成阻塞状态，等条件就绪的时候，在被唤醒!（这里的条件不就绪可能是任意的软硬件条件!）3.父进程非阻塞等待(WNOHANG)
waitpid(-1,&status, WNOHANG);
WNOHANG 父进程为非阻塞等待 (Wait No Hang 夯住了)返回值：=0，等待成功，但子进程没有退出 ；等待成功返回子进程pid，等待失败返回-1。
（1）父进程基于非阻塞的轮询等待的 例子：
waitpid(-1,&status, WNOHANG); 在while循环内每次 waitpid执行一次，就检测一次子进程，如果子进程退出，就等待成功返回子进程pid；如果子进程没有退出，因为是非阻塞等待就等待成功返回0；
（2）父进程基于非阻塞的轮询等待，父进程也有任务的例子
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- typedef void (*handler_t)();
- //方法集
- std::vector<handler_t> handlers;
- void fun1()
- {
- printf("hello, 我是方法1\n");
- }
- void fun2()
- {
- printf("hello, 我是方法2\n");
- }
- void Load()
- {
- //加载方法
- handlers.push_back(fun1);
- handlers.push_back(fun2);
- }
- int main()
- {
- pid_t id = fork();
- if(id == 0)
- {
- //子进程
- while(1)
- {
- printf("我是子进程, 我的PID: %d, 我的PPID:%d\n", getpid(), getppid());
- sleep(3);
- }
- exit(104);
- }
- else if(id >0)
- {
- //父进程
- // 基于非阻塞的轮询等待方案
- int status = 0;
- while(1)
- {
- pid_t ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
- if(ret > 0)
- {
- printf("等待成功, %d, exit sig: %d, exit code: %d\n", ret, status&0x7F, (status>>8)&0xFF);
- break;
- }
- else if(ret == 0)
- {
- //等待成功了，但是子进程没有退出
- printf("子进程好了没，奥， 还没，那么我父进程就做其他事情啦...\n");
- if(handlers.empty())
- Load(); 添加任务
- for(auto f : handlers)
- {
- f(); //回调处理对应的任务，即执行任务
- }
- sleep(1);
- }
- else{
- //出错了，暂时不处理
- }
- }
- }
-
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/zhang_si_hang/article/details/126589679
