Linux多任务编程（并发）

并发

指用户可以在同一时间运行多个应用程序（任务）
一个任务可以包含一个或者多个独立的子任务
这些独立的子任务称之为进程或线程。

进程

Linux系统中用task_struct来描述和记录进程的一切，这个结构体称为进程控制块（PCB）
该结构体定义于 /usr/src/linux-headers-5.3.0-40/include/linux/sched.h
其中包括了进程的编号（PID）进程的状态 进程使用的文件

进程ID

Linux中任意一个进程（除了init进程）都有一个创建或者启动它的父母
启动或者创建他的进程称之为新进程的父进程
当新进程被创建时，内核会给之分配一个唯一的编号，称为进程ID，简称PID
操作系统通过进程的PID来对进程进行管理

可以通过使用ps指令来查看进程的ID 状态等信息
ps -ef
ps -aux
除了指令外，系统还提供了相应的接口可以从代码中获取进程的ID
getpid() //获取当前进程的ID
getppid() //获取父进程的ID
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进程的地址空间

从逻辑上而言，指令和数据是不同的，即使是数据也分为 全局变量 局部变量 常量 …
所以为了方便管理进程的使用空间，系统把进程的内存地址空就划分为不同的段。

.text 代码段/文本段 存放指令 只读，共享
.rodata 只读的常量区 字符串
.data 数据段 初始化的静态变量和全局变量
.bss 未初始化的数据段 未始化的静态变量和全局变量，一般在程序执行前，全部置零
.heap 堆 也称为动态内存空间 如malloc
.stack 栈 存放局部变量
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进程的状态

进程从创建到消亡的过程：
创建：进程正在创建
就绪：进程具备一切执行条件，正在等待CPU的调度
运行：进程正在运行占用CPU
阻塞：因等待某个事件而发生休眠，如果资源分配到位，就会被唤醒进入就绪状态
僵死：进程已经结束，但资源未回收
消亡：进程结束

进程的特点

1.进程是程序的一次执行活动，从产生到消亡是一次动态的过程而程序是静态的，是指令的有序集合。
2.正在运行的进程由程序的代码、数据等组成，进程是系统分配资源的基本单位
3.进程有自己的地址空间，也仅能使用自己的空间
4.一个程序可以对应多个进程，但一个进程只能对应一个程序

相关的API

进程标识

#include 
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
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进程的创建

#include 
pid_t fork(void);
说明：
该函数创建一个新的进程，新进程为调用进程的子进程，调用进程称为新进程的父进程
如果fork成功，则父子进程同时存在，而子进程几乎是完全对父进程的复制.
如果fork成功，父子进程分别返回，父进程返回的是子进程的PID,子进程返回的是0
如果失败，则返回-1.同时设置errno
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执行一个新程序
exec族 主要作用是让一个程序 去执行一个指定的程序文件

指定程序的参数有两种：
l:
把程序运行的参数，一个一个的列举出来
如：
"sum" "3" "4" "NULL"
v:
把程序运行的参数 弄成一个char * 的数组
如：
char * buf {"sum","3","4",NULL};
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（相关函数）

#include 
extern char **environ;

int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
参数：
@path：要执行外部程序的绝对路径
@arg:要执行程序的名字
... 如果程序要其他的参数 写在后面即可 以NULL结尾


int execv(const char *path, char *const argv[]);
参数：
@path：要执行外部程序的绝对路径
@argv:要执行程序的名字，及其参数的字符串数组形式
系统中有一个环境变量 PATH
环境变量是整个系统环境所以进程共享的变量
PATH:=dir1:dir2:dir3....
pATH的作业是指定命令或者程序的搜索路径
当只指定了一个命令或者文件名是，如果没有指定路径
那么系统会首先从dir1这个目录里面找，......
意思就是说，如果你的程序文件在PATH这个搜索路径中那么你指定的文件就可以不带路
径
p:指定的文件在标准的搜索路径下面


int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
参数
@：file:要执行的程序的名字，可以不带路径，会自动去环境变量里面查找
4.执行shell指令
5.进程结束
6.等待子进程结束
@arg要执行程序的名字
... 如果程序要其他的参数 写在后面即可 以NULL结尾


int execvp(const char *file, char *const argv[]);
返回：
失败返回-1，同时设置errno
成功，原有的进程则会被新的程序所替换掉.
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执行shell指令

#include 
int system(const char *command);
功能：执行指定的指令
参数：指令字符串 如 "ls -al 1.c"
system("ls -al 1.c");
or
char cmd[256];
sprintf(cmd,"ls -al %s",name);
system(cmd);
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进程结束

#include  库函数
void exit(int status);//结束当前进程 刷新stdio的缓存区

#include  //系统接口
void _exit(int status);//结束当前进程
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等待子进程结束

#include 
#include 
pid_t wait(int *wstatus);
功能：阻塞等待任意子进程结束 ，并释放子进程占用的资源
参数：@wstatus 退出状态码 一般为NULL
返回值：
失败返回-1，同时设置errno
成功返回结束进程的pid

pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
功能：等待任意子进程结束 ，并释放子进程的资源
参数：
@pid：
可以由有如下写法：
== -1 表达等待任意的子进程结束
== 0 表示等于与调用进程同组的任意子进程
”进程组“
就是一组进程，每一给进程都必须属于某一个进程组
并且每个进程组都会有一个组长进程，一般来说组长就是
创建这个进程组的进程，进程组的组id就是组长进程的id
< -1 表示等到组id等于pid的绝对值的那个组的任意进程
如： pid == -2398
等待进程组2398的那个组的任意子进程
@wstatus：
退出状态码， 一般填NULL
@options：功能选项 为0则表示阻塞，如果不想阻塞，则可以设置为WNOHANG
返回值：
成功返回结束进程的pid
如果调用该接口没有进程结束则返回0
失败返回-1.同时设置errno
一般来说，子进程结束后，父进程调用wait/waitpid去释放子进程资源
但是，又可以子进程还在运行，他的父进程先结束了，系统会让init进程来成为这些孤儿进程的新
的父进程
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