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进程的定义        

PCB

为什么要有PCB：

Linux下的PCB

Linux下查看进程

1. top（不常用）

2. ps

3. /proc

PID / PPID

Linux实例讲解

fork

一个思考点：

---

进程的定义        

定义：进程是正在运行的程序的实例（an instance of a computer program that is being executed）

结合实际：在Windows下的桌面，利用快捷方式打开一个exe可执行程序，就是在操作系统中创建并执行了一个进程。而在Linux下，无论是指令，如ls,pwd...还是./a.out 都是在操作系统中创建了一个进程。  有关进程的概念的理解，会随着后期学习逐渐加深。

 一个小疑问：
为什么要把程序（二进制可执行程序/文件）加载到内存呢？ 因为操作系统只能对进程进行管理/调度。所以，程序文件必须从磁盘load到内存变为进程之后才能被操作系统所管理。而如果没有变为进程，那么可执行程序仅仅是磁盘上的一个二进制文件。

在Windows下的任务管理器中，就可以直观的看到进程，所以说每一个在操作系统中运行的程序都是一个进程。

PCB

PCB ：Process Control Block 进程控制块，作用：描述操作系统中的进程的数据结构

为了描述控制进程的运行，系统中存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块（PCB Process Control Block），它是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录性数据结构。它是进程管理和控制的最重要的数据结构，每一个进程均有一个PCB，在创建进程时，建立PCB，伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。                                                   - from百度百科

为什么要有PCB：

六个字：先描述，再组织。  这是一个管理的观念，比如我们写C++程序时，写的类就是为了描述某一个事物，而创建了类的实例化对象之后，用某一个数据结构将其组织起来，就叫做再组织。之后再使用某些算法就可以达到管理对象。 这个观念在程序开发和很多场景下都适用，而C++中的STL就是为了帮助我们更方便地组织实例化对象。

所以，在操作系统中，进程也是一个事物，操作系统要管理进程，那么最好的方法就是先描述，再组织。而描述，采用的方法就是利用一个strcut（Linux是用C写的，使用的是struct，其他操作系统未知）去存储进程的各种属性来描述进程。之后再在内存中，用数据结构将这些PCB（结构体）组织起来，来达到更好地管理进程的目的。

所以，Linux操作系统中，对进程的管理就变成了对进程PCB结构体数据结构的增删查改。

Linux下的PCB

在Linux操作系统中，描述进程的PCB名为task_struct。它们的关系就像是：警察是一种职业，task_struct是一种PCB。  在Linux内核源代码中，就有task_struct的定义，是可以直接看到的。

综上，进程 = 对应的代码和数据  +  进程对应的PCB结构体

Linux下查看进程

1. top（不常用）

top就相当于打开了Linux下的任务管理器，通常用来查看资源占用比较高的进程。对于查看某个进程的具体数据使用ps更方便（或许是我们太菜了，不会使用top）

2. ps

a.     ps -axj  表示查看所有进程，第一行是对应的下面的属性的名称。

所以，当我们想要查找指定进程时，可以下面这样

b.     ps -ajx | head -1 && ps -ajx | grep process_name

左边表示，打印出ps后的第一行，即属性名。右边表示ps后过滤出指定的进程。

我们在右边运行process可执行程序，左边利用ps查询出对应进程。

第二行 grep --color=auto process 是用grep工具过滤process这个进程，它在操作系统中本质上也是一个进程。

 c.      while :; do ps axj | head -1 && ps ajx | grep myproc | grep -v grep; sleep 1; done   循环进行ps查看进程，用于实时监控某个进程的信息。

3. /proc

/proc 是Linux系统下的一个目录，存储着所有进程的信息。以每个进程的PID来标识每个进程。

/proc目录是一个动态的目录，当一个进程运行结束后，在该目录内就会删除此进程的目录文件。

ls /proc/5441表示查看proc目录下名为5441目录的内容，其中存储的就是PID为5441进程的所有属性信息。

 其他属性我们可能暂时不认识，但是，cwd表示当前工作目录，Current working directory。也就是这个进程所在的目录（其实就是可执行程序所在的目录）   exe表示可执行程序的具体位置：/home/yzl/202283dir/process  。其他属性暂时略了。

PID / PPID

每个进程都有一个ID，PID就类似于人的身份证号码。而PPID是该进程的父进程的PID。（在操作系统中所有进程都有父进程，所以每个进程都有PID 和 PPID ）

pid_t getpid(void)          get process id

pid_t getppid(void)         get parent process id

这两个函数是系统调用函数，并不是C/C++库函数，其实属于是操作系统提供的库函数。 pid_t本质上是一个int

Linux实例讲解

 可以看到process进程的PID是9368，它的父进程的ID是32482  查找PID为32482的进程发现，他是一个名为bash的进程，其实这个bash就是Linux下的命令行解释器，我们执行指令，./运行可执行程序都是bash通过创建子进程的方式进行的。

fork

fork是一个操作系统接口函数，作用是创建子进程。

 RETURN VALUE
       On success, the PID of the child process is returned in the parent, and 0 is returned in the child.  On failure, -1 is returned in the parent, no child process is created, and errno is set appropriately.

fork函数，用于创建子进程，返回值是pid_t，如果创建子进程成功，则返回给父进程子进程的PID，返回给子进程0。如果创建子进程失败，则返回给父进程-1 ，errno被恰当地设置（）

  1 #include
  2 #include
  3 #include
  4 #include
  5 
  6 int main()
  7 {
  8     printf("I am parent process!\n");
  9 
 10     pid_t ret = fork();
 11 
 12     if(ret < 0)
 13     {
 14         perror("fork");
 15         return -1;
 16     }
 17     else if(ret == 0)
 18     {
 19         // child process
 20         // 子进程会执行这段代码
 21         while(1)
 22         {
 23             printf("I am child process, fork_ret:%d, pid:%d, ppid:%d\n",ret,getpid(),getppid());
 24             sleep(1);
 25         }
 26     }
 27     else{
 28         // parent process
 29         // 父进程会执行这段代码
 30         while(1)
 31         {
 32             printf("I am father process, fork_ret:%d, pid:%d, ppid:%d\n",ret,getpid(),getppid());                                                                                                            
 33             sleep(1);
 34         }
 35     }
 36 
 37     return 0;
 38 }       

 

 上方代码验证了，fork确实可以创建子进程，并且给父进程返回子进程的PID，给子进程返回0。

在fork之后，这个程序中就有了子进程，也就是由一个执行流变为了两个执行流。所以，fork之后的代码其实是两个进程共享的。那么，通过判断返回值，就可以让父子进程执行不同的代码。

一个思考点：

在fork函数内部，主体代码肯定是创建子进程，而return的时候，子进程已经创建出来了，那么，哪个进程先执行return呢？ 其实这个是不确定的。因为CPU执行一个进程的代码，是执行上若干时间，再换其他进程。只是这个若干时间非常非常小，并且速度非常块，凭人的主观意识感觉到的好像是多个进程同时执行。   所以，到底哪个进程先执行return是不确定的。这个是由操作系统的调度器决定的。

当然，创建子进程的时候，一定会在内存中创建与之对应的task_struct结构体。