信号与进程（1）：进程创建与进程等待-编程知识

进程创建

参考博客

fork与vfork的区别

fork()与vfork()函数

fork ：子进程拷贝父进程的数据段、代码段等资源
vfork ：子进程与父进程共享数据段、代码段等资源
fork ：父子进程的执行次序不确定
vfork ：保证子进程先运行，在调用exec或exit之前与父进程数据是共享的,在它调用exec
或exit之后父进程才可能被调度运行
vfork ：保证子进程先运行，在调用exec 或exit之后父进程才可能被调度运行。如果在
调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁

fork()函数

#include <unistd.h>/* Clone the calling process, creating an exact copy.Return -1 for errors, 0 to the new process,and the process ID of the new process to the old process.  */
extern __pid_t fork (void) __THROWNL;

例1：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{pid_t pid;pid = fork();cout << "pid:" << pid << endl;if (pid < 0)printf("error in fork!\n");else if (pid == 0)printf("I am the child process,ID is %d\n", getpid());elseprintf("I am the parent process,ID is %d\n", getpid());return 0;
}

运行输出：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./test 
pid:6448
I am the parent process,ID is 6447
prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ pid:0
I am the child process,ID is 6448

fork()函数用于从已存在的进程中创建一个新的进程，新的进程称为子进程，而原进程称为父进程
fork()的返回值有两个，子进程返回0，父进程返回子进程的进程号，进程号都是非零的正整数，所以父进程返回的值一定大于零
在pid=fork();语句之前只有父进程在运行，而在pid=fork();之后，父进程和新创建的子进程都在运行
如果pid==0，那么肯定是子进程，若pid≠0 （事实上肯定大于0），那么是父进程在运行
fork()函数子进程是拷贝父进程的代码，那么下面的代码会被执行两遍

cout << "pid:" << pid << endl;
if (pid < 0)printf("error in fork!\n");
else if (pid == 0)printf("I am the child process,ID is %d\n", getpid());
elseprintf("I am the parent process,ID is %d\n", getpid());

例2：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{pid_t pid;int count = 0;pid = fork();cout << "pid:" << pid << endl;if (pid < 0){printf("error in fork!\n");}else if (pid == 0){printf("I am the child process,ID is %d\n", getpid());++count;cout << "child process count:" << count << endl;}else{printf("I am the parent process,ID is %d\n", getpid());++count;cout << "parent process count:" << count << endl;}return 0;
}

运行输出：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./test 
pid:6700
I am the parent process,ID is 6699
parent process count:1
prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ pid:0
I am the child process,ID is 6700
child process count:1

注意++count;运行了两次，但两次输出都是1

因为fork()函数子进程拷贝父进程的数据段代码段等资源，++count;被父子进程各执行一次，但是子进程执行自己数据段里面的（这个数据段是从父进程那copy 过来的一模一样）count+1，同样父进程执行自己的数据段里面的count+1，他们互不影响

💡 fork()函数子进程**拷贝**父进程的数据段代码段等资源，相当于有独立的内存空间

vfork()函数

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>/* Clone the calling process, but without copying the whole address space.The calling process is suspended until the new process exits or isreplaced by a call to `execve'.  Return -1 for errors, 0 to the new process,and the process ID of the new process to the old process.  */
extern __pid_t vfork (void) __THROW;

将fork()函数例2代码中的fork()改为vfork()，编译运行，输出如下：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./test 
pid:0
I am the child process,ID is 6839
child process count:1
pid:6839
I am the parent process,ID is 6838
parent process count:1874747691

观察到父进程中的count完全是错误的值

因为vfork创建的子进程会优先运行，且与父进程共享地址空间，当执行完exit后或者调用exec后，父进程才可运行，而代码中未添加相应语句，导致子进程结束后count内存地址被销毁，父进程对count的操作相当于操作了一块非法的内存空间

更改如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{pid_t pid;int count = 0;pid = vfork();cout << "pid:" << pid << endl;if (pid < 0){printf("error in fork!\n");}else if (pid == 0){printf("I am the child process,ID is %d\n", getpid());++count;cout << "child process count:" << count << endl;exit(0);}else{printf("I am the parent process,ID is %d\n", getpid());++count;cout << "parent process count:" << count << endl;}return 0;
}

运行输出：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./test 
pid:0
I am the child process,ID is 6928
child process count:1
pid:6928
I am the parent process,ID is 6927
parent process count:2

子进程调用exec或exit之前与父进程数据是共享的，所以子进程退出后把父进程的数据段count改成1 ，子进程退出后，父进程又执行，最终就将count变成了2

进程等待

参考博客

Linux wait() 和 waitpid()函数介绍

【Linux】进程控制（wait 和 waitpid）的理解和使用

当有多个进程同时运行时，进程间需要协作工作，可能用到进程等待的操作，进程间的等待包括父子进程间的等待和进程组内成员间的等待

一般我们在父进程fork出一个子进程，希望子进程完成某些功能，也就是帮助父进程完成某些任务的，所以父进程就需要知道子进程完成的状态如何，是成功还是失败，所以就需要父进程通过wait 或者waitpid函数等在子进程退出

为什么等待

父进程等待子进程退出，是因为父进程需要子进程退出的信息，和完成功能的状态如何
可以保证时序问题：子进程先退出，父进程再退出
可以预防子进程成为僵尸进程，防止内存泄漏的问题；而这我们需要父进程wait等待子进程退出之后，释放它的僵尸资源，也就子进程的PCB
并且我们需要知道，一旦进程成为僵尸状态，即使你使用 kill -9 也杀不死这个僵尸进程，只能通过父进程等待wait回收它

wait()函数

wait函数的作用是父进程调用，等待(阻塞式)子进程退出，回收子进程的资源

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);返回值：
**成功返回被等待进程pid**，失败返回-1
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

示例：

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{if (fork() == 0){// child processprintf("i am a child pid=%d\n", getpid());exit(0); //让子进程退出}// parent process执行，这里不会执行子进程了，因为子进程被我退出了sleep(2); //休息2s,为的是观察监控消息，是否子进程成为僵尸进程printf("wait函数开始执行\n");pid_t ret = wait(NULL);if (ret == -1){perror("wait error\n");}// wait返回成功printf("wait返回的是子进程的ret=%d执行结束，注意观察监控窗口是否>僵尸进程被回收\n", ret);sleep(2); //不让父进程那么快退出，观察窗口僵尸进程是否被回收return 0;
}

运行输出：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./wait
i am a child pid=10795
wait函数开始执行
wait返回的是子进程的ret=10795执行结束，注意观察监控窗口是否>僵尸进程被回收

waitpid()函数

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：

当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在

参数：

pid

Pid=-1，等待任一个子进程。与wait等效

Pid>0，等待其进程ID与pid相等的子进程

status

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）

options

参数为0：也就是阻塞版本的等待，也就是说该waitpid在子进程没有退出情况下就不会返回，就和wait的使用一模一样，因为wait的使用就是阻塞版本的等待方式

参数为WNOHANG:：这是一个宏，表示调用wait为非阻塞的版本，非阻塞也就以为执行带waitpid函数会立即返回
而设置这个参数：返回情况有以下几种：

若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，父进程不予以等待
若正常结束，则返回该子进程的ID
若等待失败，即返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <iostream>
using namespace std;int main()
{pid_t pid = fork();if (pid == 0){// childint count = 10;while (count){printf("i am a child my pid  = %d\n", getpid());cout << "count value:" << count << endl << endl;count--;sleep(1);}exit(11); //退出子进程，我们在父进程调用waitpid来获得子进程的退出码信息}// parent processint status; //该变量是父进程的变量，为的是在父进程获得子进程的退出状态的信息while (1){   //这个循环就是继续轮回检测的非阻塞版本的设计，假如子进程没退出，我们一直死循环检测知道直到它退出pid_t ret = waitpid(pid, &status, WNOHANG); // WNOHANG:表示父进程非阻塞方式等待子进程退出if (ret == 0){// ret == 0 表示waitpid等待成功，但是子进程还没有退出，waitpid返回0回到父进程的代码执行//做父进程的事情；printf("我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事\n");}else if (ret > 0){// waitpid 等待成功,子进程退出，父进程就可以获取子进程的信息printf("waitpid 返回的stauts 的退出码信息：%d,终止信号的信息：%d\n", (status >> 8) & 0xFF, status & 0x7F);break;}else{printf("waitpid is failed\n");break;}sleep(1); //让父进程每隔一秒去检测}return 0;
}

运行输出：

prejudice@prejudice-VirtualBox:~/Cplus_learning/bin$ ./waitpid 
我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:10我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:9i am a child my pid  = 10209
我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
count value:8我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:7i am a child my pid  = 10209
我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
count value:6我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:5i am a child my pid  = 10209
我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
count value:4我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:3i am a child my pid  = 10209
我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
count value:2我waitpid返回0，等待子进程成功，但是子进程没有退出，我可做父进程要做的事
i am a child my pid  = 10209
count value:1waitpid 返回的stauts 的退出码信息：11,终止信号的信息：0