系统编程-进程

什么是程序？什么是进程？
程序是通过gcc xx.c-o pro，在磁盘中生产的pro文件，进程是程序正在运行
可以通过或者top或者ps -aux | grep配合使用查看某一个进程

进程标识符
每一个进程都有一个非负整数表示的唯一的ID------pid
pid=0：称为交换进程
pid=1：init进程——系统初始化
我们可以通过getpid（）函数获取自身的进程标识符，getppid（）获取父进程的进程标识符，父进程使用getppid（）获取的进程标识就是shell进程。

创建子进程

fork函数作用：创建一个进程，fork成功调用，返回两次
返回值：0，代表当前进程为子进程
返回值：非负数，代表当前进程为父进程
返回值：-1，代表调用失败

父子进程fork()之后有哪些相同不同？
相同：全局变量，data,text,堆，栈，环境变量。用户ID，宿主目录，进程工作目录，信号处理方式。
不同：进程ID，fork()返回值，父进程ID，进程运行时间，闹钟（定时器），未决信号集。
父子进程间遵循读时共享写时拷贝的原则，目的为了节省内存开销。

fork创建一个子进程的目的：
1、一个父进程希望可以多一个同样的自己来同时执行不同的代码。最常见的就是父进程等待客户端的服务请求，当请求到达时，父进程调用fork，让子进程来处理这个请求，父进程继续等待下一个请求
2、一个进程要执行一个不同的程序，通常调用exec函数

创建进程也可以用vfork函数来创建，那它跟fork函数的区别在于：
1、vfork直接使用父进程的存储空间，不拷贝
2、vfork保证子进程先运行，当子进程调用exit退出后，父进程再执行

进程退出
正常退出:
1.main函数调用return
2.进程调用exit()，标准c库语言
3.进程调用_exit()或者_Exit，属于系统调用（补充：进程最后一个线程返回，最后一个线程调用pthread_exit()）

异常退出:
1.调用abort
2.当进程收到某些信号，如ctrl+c
3.最后一个线程对取消（cancellation）请求作出响应

如果我们想要实现终止进程能够通知其父进程它是如何终止，可以通过三个终止函数（exit、_exit、_Exit）将其退出状态作为参数传送给函数，那么禁止进程的父进程用wait或者waitpid函数取得终止状态


父进程等待子进程退出，并收集子进程的退出状态，如果子进程退出状态不被收集，会成为僵尸进程

wait函数作用：如果所有所有子进程都还在运行，则阻塞；如果一个子进程已终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回；如果没有任何子进程，则立即出错返回

status参数：是一个整数型指针，非空：子进程退出状态放在它所指向的地址中；空：不关心退出状态

pid参数：
pid== -1，代表着等待任何一子进程，
pid>0,代表等待其进程ID与pid相等的子进程
pid==0，代表其组ID等于调用进程组ID的任何一子进程
pid<-1,代表着其组ID等于pid绝对值的任一进程

exec族函数
我们在fork函数创建新进程后，经常会在新进程中调用exec函数去执行另外一个程序。当进程调用exec函数时，该进程被完全替换为新程序。
注：因为调用exec函数并不创建新进程，所以前后的ID并没有改变。

exec功能：在调用进程内部执行一个可执行程序。
exec函数参数说明：
path：可执行文件的路径名称
arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束
file：如果参数file中包含/，则为路径名，没有就按环境变量，在所指定的目录下搜素可执行文件
返回值：如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不在返回。如果调用出错则返回-1

命名理解
这些函数原型看起很容易混淆，但只要掌握了规律就很好记
l(list)：表示参数采用列表；
v(vector)：参数用数组；
p(path)：有p自动搜索环境变量PATH；
e(env)：表示自己维护环境变量

前三个含有字母l，后三个含有字母v，带有l的代表参数列表一一列举在函数的参数中，并要求以NULL结尾；带有v的代表参数列表放在一个以NULL结尾的指针数组之中（即第二个参数）。
带有字母p的代表2个以p结尾的函数execlp和execvp，看起来，和execl与execv的差别很小，事实也如此，它们的区别从第一个参数名可以看出：除 execlp和execvp之外的4个函数都要求，它们的第1个参数path必须是一个完整的路径，如”/bin/ls”；而execlp和execvp 的第1个参数file可以仅仅只是一个文件名，如”ls”，这两个函数可以自动到环境变量PATH指定的目录里去查找。
带有字母e的是指给可执行文件指定环境变量。在全部6个函数中，只有execle和execve使用了char *envp[]传递环境变量，其它的4个函数都没有这个参数，这并不意味着它们不传递环境变量，这4个函数将把默认的环境变量不做任何修改地传给被执行的应用程序。而execle和execve用指定的环境变量去替代默认的那些。

system函数
system与execl族函数一样用于执行新的进程，与excel函数相比，system函数不需要带路径。
system()函数返回值： 成功，则返回进程的状态值； 当sh不能执行时，返回127； 失败返回-1

system()函数执行了三步操作：
1.fork一个子进程；

2.在子进程中调用exec函数去执行command；

3.在父进程中调用wait去等待子进程结束。 对于fork失败，system()函数返回-1。 如果exec执行成功，也即command顺利执行完毕，则返回command通过exit或return返回的值。 （注意，command顺利执行不代表执行成功，比如command：“rm debuglog.txt”，不管文件存不存在该command都顺利执行了） 如果exec执行失败，也即command没有顺利执行，比如被信号中断，或者command命令根本不存在，system()函数返回127. 如果command为NULL，则system()函数返回非0值，一般为1.

popen函数
创建一个管道，然后fork创建一个进程。由于管道具有单向性质，所以参数type只能指定为读或写，不能同时指定。函数返回的值也相应的只读或只写。

popen函数的返回值是正常I/O流。
比system相比：可以获取运行的输出结果