Linux进程基础知识

1. 什么是进程？

进程就是运行中的程序，是系统资源分配的基本单位

每个进程都有唯一的PID（进程ID）

进程有父子关系，通过ps -ef可以查看

2. 进程的创建 - fork()

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pid_t pid = fork();

简单理解：fork()就像细胞分裂，一个变两个

调用一次，返回两次：父进程得到子进程PID，子进程得到0

子进程是父进程的复制品

3. 进程的程序替换 - exec族

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execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);

保留进程ID，但内容完全变成新程序

就像换灵魂：外壳不变，内在全变

常用函数：execl, execlp, execle, execv, execvp等

4. 进程的等待与回收 - wait/waitpid

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pid_t wait(int *status);

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

父进程等待子进程结束并回收资源

避免僵尸进程（zombie）的产生

waitpid比wait更灵活，可以非阻塞等待

5. 进程的退出

exit(0); // 标准C库函数

_exit(0); // 系统调用

exit会刷新缓冲区，exit直接退出

返回值0表示正常退出

一. 文件操作与I/O

1. 文件描述符

就像文件的"身份证号码"

标准输入(0)、标准输出(1)、标准错误(2)

每个进程最多可打开的文件数有限制

2. 文件操作基本函数

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// 打开文件

int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);

// 读取文件

char buf[1024];

int n = read(fd, buf, sizeof(buf));

// 写入文件

write(fd, "hello", 5);

// 关闭文件

close(fd);

// 文件指针定位

lseek(fd, 0, SEEK_SET);  // 回到文件开头

3. 文件属性获取

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struct stat st;

stat("file.txt", &st);



- 获取文件大小：st.st_size

判断文件类型：S_ISREG(st.st_mode)、S_ISDIR(st.st_mode)

4. 目录操作

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DIR *dir = opendir(".");

struct dirent *entry;

while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {

    printf("%s\n", entry->d_name);

}

closedir(dir);

三、进程间通信(IPC)

1. 管道通信

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int fd[2];

pipe(fd);  // fd[0]读端，fd[1]写端

单向通信：水管模型，一端进一端出

只能用于有亲缘关系的进程

适合简单的数据传输

2. 命名管道(FIFO)

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// 创建命名管道

mkfifo("myfifo", 0644);

// 使用方法与普通文件类似

int fd = open("myfifo", O_WRONLY);

可用于无关进程间通信

遵循先进先出原则

3. 信号通信

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// 信号处理函数

void sig_handler(int signo) {

    printf("收到信号: %d\n", signo);

}

// 设置信号处理

signal(SIGINT, sig_handler);

常见信号：

SIGINT (2): Ctrl+C中断

SIGKILL (9): 强制终止(不可捕获)

SIGTERM (15): 终止信号

SIGCHLD (17): 子进程状态改变

SIGALRM (14): 定时器到期

四、实用示例

1. 创建守护进程

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void daemonize() {

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) exit(1);

    if (pid > 0) exit(0);  // 父进程退出

    

    setsid();  // 创建新会话

    

    // 关闭标准输入输出错误

    close(0);

    close(1);

    close(2);

    // ...更多操作

}

2. 简单shell实现

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while (1) {

    printf("myshell> ");

    fgets(cmd, sizeof(cmd), stdin);

    

    if (fork() == 0) {

        // 子进程执行命令

        execlp(cmd, cmd, NULL);

        exit(0);

    } else {

        // 父进程等待

        wait(NULL);

    }

}

五、常见错误与调试技巧

1. 经典错误

僵尸进程：子进程结束但未被回收

孤儿进程：父进程先于子进程结束

内存泄漏：申请的内存未释放

文件描述符泄漏：打开文件未关闭

2. 调试工具

strace：跟踪系统调用

gdb：代码调试器

valgrind：内存错误检测

lsof：查看打开的文件