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1.调用fork函数创建进程

 

fork函数：

#include<unistd.h>pid_t fork(void);//成功时返回进程ID，失败时返回-1

fork函数将创建进程副本，两个进程将执行fork函数调用后的语句，且之后的程序要根据fork函数的返回值加以区分。

父进程（原进程）：fork函数返回子进程ID

子进程（进程副本）：fork函数返回0

fork函数调用后分成了完全不同的进程，只是两者共享同一份代码，父子进程拥有完全独立的内存结构，接下来是一个示例。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>int gval=10;
int main(int argc,char *argv[])
{pid_t pid;int lval=20;gval++;lval+=5;//创建子进程。父进程的pid中存有子进程的ID,子进程的pid是0pid=fork();//if Child Processif(pid==0){gval+=2;lval+=2;}//if Parent Processelse{gval-=2;lval-=2;}if(pid==0)printf("Child proc: [%d,%d] \n",gval,lval);else printf("Parent proc: [%d,%d] \n",gval,lval);return 0;
}

输出结果：

Parent proc: [9,23]
Child proc: [13,27]

2.僵尸进程

进程完成工作后（执行完main函数中的程序后）应被销毁，但有时这些进程将变成僵尸进程，占用系统中的重要资源。

调用fork函数产生的子进程有以下两种结束方式：

（1）传递参数并调用exit函数

（2）main函数中执行return语句并返回值

产生原因：向exit函数传递的参数值和main函数的return语句返回的值都会传递给操作系统。而操作系统不会销毁子进程，直到把这些值传递给产生该子进程的父进程。处在这种状态下的进程就是僵尸进程。

解决办法：向创建子进程的父进程传递子进程的exit参数值或return语句的返回值。

操作系统不会主动把这些值传递给父进程，只有父进程主动发起请求（函数调用）时，操作系统才会传递该值。

下面一个是一个僵尸进程的示例（./zombie &：后台运行）：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>int main(int argc,char *argv[])
{pid_t pid=fork();if(pid==0){puts("Hi, I am a child process");}else {printf("Child Process ID: %d \n",pid);//如果父进程终止，处于僵尸状态的子进程将同时销毁sleep(30);}if(pid==0)puts("End child process");else puts("End parent process");return 0;
}

 输出：

Child Process ID: 8692
Hi, I am a child process
End child process
End parent process

 如上图，PID为8692的进程为僵尸进程。

3.销毁僵尸进程

3.1.利用wait函数

wait函数：

#include<sys/wait.h>//成功时返回终止的子进程ID，失败时返回-1
pid_t wait(int *statoc);

调用此函数时如果已有子进程终止，那么子进程终止时候时传递的返回值（exit函数的参数值、main函数的return返回值）将保存到该函数的参数所指向的内存空间。但函数参数指向的单元中还包含其他信息，因此需要通过下列宏进行分离。

if(WIFEXITED(status))
{puts("Normal termination!")printf("Child pass num: %d\n",WEXITSTATUS(status));
}

下面示例利用wait函数销毁僵尸进程

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main(int argc,char *argv[])
{int status;pid_t pid=fork();if(pid==0){return 3;}else {printf("Child PID: %d \n",pid);pid=fork();if(pid==0){exit(7);}else {printf("Child PID: %d\n",pid);wait(&status);if(WIFEXITED(status))printf("Child send one: %d \n",WEXITSTATUS(status));wait(&status);if(WIFEXITED(status))printf("Child send two: %d \n",WEXITSTATUS(status));sleep(30);}}return 0;
}

运行结果：

Child PID: 8965
Child PID: 8966
Child send one: 3
Child send two: 7

已经没有僵尸进程

 需要注意的是：调用wait函数时，如果没有已终止的子进程，程序将阻塞（Blocking）直到有子进程终止，因此需谨慎调用该函数。

3.1利用waitpid函数

wait函数会引起程序的阻塞，还可以考虑调用waitpid函数

#include<sys/wait.h>pid_t waitpid(pid_t pid,int *statloc,int options);
//成功时返回终止的子进程ID(或0),失败时返回-1
//pid:等待终止的目标进程id，传递-1，则与wait相同，可以等待任意子进程终止
//statloc 与wait相同
//设为WNOHANG

示例：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{int status;pid_t pid=fork();if(pid==0){sleep(15);return 24;}else {//若之前没有终止的子进程将返回0while(!waitpid(-1,&status,WNOHANG)){sleep(3);puts("sleep 3sec.");}if(WIFEXITED(status))printf("Child send %d \n",WEXITSTATUS(status));}return 0; 
}

输出:

sleep 3sec.
sleep 3sec.
sleep 3sec.
sleep 3sec.
sleep 3sec.
Child send 24

4.信号处理

父进程往往与子进程一样繁忙，因此不能只调用waitpid函数以等待子进程的终止

引入信号机制：进程发现自己的子进程结束时，请求操作系统调用特定函数。

4.1.signal函数

signal函数，第一个参数为特殊情况信息，第二个参数为特殊情况下将要调用的函数的地址值。

发生第一个参数代表的情况时，调用第二个参数所指的函数。

SIGALRM：已到通过调用alarm函数注册的时间

SIGINTL：输入CTRL+C

SIGCHLD：子进程终止

使用示例：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>void timeout(int sig)
{if(sig==SIGALRM)puts("Time out!");alarm(2);
}void keycontrol(int sig)
{if(sig==SIGINT)puts("CTRL+C pressed");
}int main(int argc,char *argv[])
{signal(SIGALRM,timeout);signal(SIGINT,keycontrol);alarm(2);for(int i=0;i<3;i++){puts("wait...");sleep(100);}return 0;
}

输出：

wait...
Time out!
wait...
Time out!
wait...
Time out!

产生信号时，为了调用信号处理器，将唤醒由于调用sleep函数而进入阻塞状态的进程。而且进程一旦被唤醒，就不会再进入睡眠状态。

4.2.sigaction函数

signal函数在UNIX系列的不同操作系统中可能存在区别，但sigaction函数完全相同，因此现在很少使用signal函数编写程序

示例：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>void timeout(int sig)
{if(sig==SIGALRM)puts("Time out!");alarm(2);
}int main(int argc,char *argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler=timeout;sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_flags=0;sigaction(SIGALRM,&act,0);alarm(2);for(int i=0;i<3;i++){puts("wait...");sleep(100);}return 0;}

5.利用信号处理技术消灭僵尸进程

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>void read_childproc(int sig)
{int status;pid_t id=waitpid(-1,&status,WNOHANG);if(WIFEXITED(status)){printf("Removed proc id: %d \n",id);printf("Child send: %d \n",WEXITSTATUS(status));}
}int main(int argc,char *argv[])
{pid_t pid;struct sigaction act;act.sa_handler=read_childproc;sigemptyset(&act.sa_mask);act.sa_flags=0;sigaction(SIGCHLD,&act,0);pid=fork();if(pid==0){puts("Hi! I'm child process");sleep(10);return 12;}else{printf("Child proc id: %d \n",pid);pid=fork();if(pid==0){puts("Hi! I'm child process");sleep(10);exit(24);}else{printf("Child proc id: %d \n",pid);for(int i=0;i<5;i++){puts("wait...");sleep(5);}}}return 0;}

运行结果：

Hi! I'm child process
Child proc id: 9900
wait...
Hi! I'm child process
wait...
Removed proc id: 9899
Child send: 12
wait...
Removed proc id: 9900
Child send: 24
wait...
wait...