[Linux]进程与PCB的关系，进程的基本操作

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程；

状态: 任务状态，退出代码，退出信号等；

优先级: 相对于其他进程的优先级；

程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址；

内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针；

上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据；

I/O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表；

记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等；

......

更详细的内容查看：Linux中进程控制块PCB-------task_struct结构体结构

我们简单抽象出来就是下面这样(假设task_struct使用链表进行组织)：

cpp 复制代码

struct task_struct {     
  //进程的所有属性
    ... ...
  //进程对应的代码和数据的地址
    ... ...
  //下一个进程的地址
	struct task_struct* next;
};

总之，进程 = 内核PCB数据结构对象 + 数据和代码

二、进程的基本操作

1.查看进程

我们可以通过以下两种方式来查看进程:

(1) ps axj 指令配合 grep 和管道查看指定进程：

cpp 复制代码

ps ajx | head -1;ps ajx | grep test | grep -v grep

运行进程的代码：

cpp 复制代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 int main()
  4 {
  5   while(1)
  6   {
  7     printf("i am a process\n");
  8     sleep(1);
  9   }
 10   return 0;
 11 }

运行结果：

(2) 在 "/proc" 系统文件夹中查看所有进程：

2.结束进程

对于我们自己编写的普通进程来说，我们可以使用Ctrl + c结束；也可以使用kill -9 [选项]。

图例展示：

通过视频示范两种方式：

结束进程示范

3.用系统调用获取进程标示符

我们可以通过使用操作系统给我们提供的系统调用接口**getpid( ) 与 getppid( )**来获取进程id和父进程id (进程ID是一个进程的唯一标识)：

注：关于函数的返回值 pid_t，大家把它当作 int 看待即可，打印的时候也使用 %d；

cpp 复制代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7   while(1)
  8   {
  9     printf("i am a process,my id is %d,my father's id is %d    \n", getpid(), getppid());                                 
 10     sleep(1);
 11   }
 12   return 0;
 13 }

ps -e 显示所有进程

cpp 复制代码

ps -e

以树状结构显示进程之间的父子关系：

cpp 复制代码

ps -e --forest

可以看到，我们通过 getpid() 和 getppid() 函数得到的值的确是我们进程对应的id；同时，我们发现 test 进程的父进程是 bash，即 shell 外壳，我们可知 shell 为了防止自身崩溃，并不会自己去执行指令，而是会派生子进程去执行。

4.通过系统调用创建子进程

fork函数

我们可以通过系统调用接口 fork 来创建子进程：

（这一部分我们在后面进程控制还会详细讲解）

在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：

1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；

2）在子进程中，fork返回0；

3）如果出现错误，fork返回一个负值；

cpp 复制代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>                                                      
  4 int main()
  5 {                   
  6   pid_t id = fork();
  7   if (id == 0)                    
  8   {           
  9     while(1)
 10     {                                                           
 11       printf("child, pid->%d, ppid->%d\n", getpid(), getppid());
 12        sleep(1);                                                
 13     }           
 14   }              
 15   else if(id > 0)                                               
 16   {              
 17     while(1)
 18     {                                                            
 19       printf("father, pid->%d, ppid->%d\n", getpid(), getppid());
 20       sleep(1);                                                  
 21     }          
 22   }    
 23   else{                                                          
 24     printf("创建失败\n");
 25   }                         
 26   return 0; 
 32 }

可以看到，结果和我们预期一样，子进程的 ppid 是父进程的 pid，父进程的 ppid 是 bash，同时，对于父进程，fork 函数返回子进程的 pid，对于子进程，fork 返回 0。