进程终止:exit()与_exit()深度解析

在 Linux 系统编程中,进程的终止 是一个非常关键的概念。无论是正常退出还是异常退出,都需要合理地释放资源并通知父进程。

本节我们将详细讲解:

  • exit()_exit() 的区别
  • 进程终止的方式
  • 终止状态码的作用
  • 内核如何清理进程资源

目录

一、进程终止的几种方式

[二、exit() 函数](#二、exit() 函数)

[1. 功能:](#1. 功能:)

[2. 函数原型:](#2. 函数原型:)

[3. 参数说明:](#3. 参数说明:)

[4. 主要行为:](#4. 主要行为:)

[三、_exit() 函数](#三、_exit() 函数)

[1. 功能:](#1. 功能:)

[2. 函数原型:](#2. 函数原型:)

[3. 参数说明:](#3. 参数说明:)

[4. 主要行为:](#4. 主要行为:)

[四、main 函数返回值等价于 exit()](#四、main 函数返回值等价于 exit())

[五、exit() vs _exit()](#五、exit() vs _exit())

[六、退出状态码(Exit Status)](#六、退出状态码(Exit Status))

[示例:查看上一个命令的退出状态(Shell 中)](#示例:查看上一个命令的退出状态(Shell 中))

示例代码:获取子进程退出状态

七、进程终止流程图解(知识树状图)

[八、atexit() 函数 ------ 注册退出处理函数](#八、atexit() 函数 —— 注册退出处理函数)

示例代码:

九、总结知识点图解(知识树状图)

十、课后练习建议


一、进程终止的几种方式

一个进程可以通过以下方式终止:

方式 描述
正常终止 调用 exit()_exit(),或从 main 函数返回
异常终止 收到某些信号(如 SIGABRT、SIGSEGV)
父进程回收 使用 wait()waitpid() 获取子进程退出状态

二、exit() 函数

1. 功能:

exit() 是标准 C 库函数,用于正常终止当前进程,并在退出前执行一些清理操作。

2. 函数原型:

复制代码
#include <stdlib.h>
void exit(int status);

3. 参数说明:

  • status:退出状态码,通常为 0 表示成功,非零表示错误。
    • 建议使用 EXIT_SUCCESSEXIT_FAILURE 宏定义。

4. 主要行为:

  • 执行注册的 atexit() 函数(如关闭文件、释放资源)
  • 刷新标准 I/O 缓冲区(如 stdout)
  • 关闭所有打开的流
  • 将控制权交给内核,进入"僵尸"状态,等待父进程回收

三、_exit() 函数

1. 功能:

_exit() 是系统调用,直接终止进程,不进行任何清理操作。

2. 函数原型:

复制代码
#include <unistd.h>
void _exit(int status);

3. 参数说明:

  • status:退出状态码,同上。

4. 主要行为:

  • 不刷新缓冲区
  • 不执行 atexit 注册的函数
  • 不关闭文件描述符(除非设置了 close-on-exec 标志)
  • 直接将控制权交给内核

适用场景:vfork() 创建的子进程中必须使用 _exit(),否则会影响父进程数据。


四、main 函数返回值等价于 exit()

在 main 函数中返回整数,其效果等同于调用 exit()

复制代码
int main() {
    return 0;
}

等价于:

复制代码
int main() {
    exit(0);
}

五、exit() vs _exit()

特性 exit() _exit()
属于哪个库 stdlib.h unistd.h
是否刷新缓冲区
是否执行 atexit 函数
是否关闭流
是否安全用于 vfork 子进程
用途 正常退出,确保清理 快速退出,避免副作用

六、退出状态码(Exit Status)

每个进程终止时都会返回一个状态码给父进程,范围是 0~255。

  • 0:表示成功
  • 非零:表示错误(不同数字可代表不同的错误类型)

示例:查看上一个命令的退出状态(Shell 中)

复制代码
ls /tmp
echo $?   # 输出 ls 的退出状态

示例代码:获取子进程退出状态

复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("Child: exiting with code 3\n");
        exit(3);  // 或 _exit(3)
    } else if (pid > 0) {
        int status;
        wait(&status);

        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("Parent: Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
        }
    }

    return 0;
}

输出示例:

复制代码
Child: exiting with code 3
Parent: Child exited with status 3

七、进程终止流程图解(知识树状图)

复制代码
+-----------------------------+
|        当前进程             |
+-----------------------------+
           |
           v
+-----------------------------+
|  exit() 或 _exit() 被调用   |
+-----------------------------+
           |
           v
+-----------------------------+
|   exit(): 清理缓冲区、调用 atexit |
|   _exit(): 直接终止,无清理 |
+-----------------------------+
           |
           v
+-----------------------------+
| 进程进入僵尸状态(Zombie)  |
| 等待父进程调用 wait() 回收 |
+-----------------------------+

八、atexit() 函数 ------ 注册退出处理函数

可以使用 atexit() 注册多个函数,在 exit() 被调用时按后进先出顺序执行。

示例代码:

复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void handler1() {
    printf("Handler 1 called\n");
}

void handler2() {
    printf("Handler 2 called\n");
}

int main() {
    atexit(handler1);
    atexit(handler2);

    printf("Main function returning\n");
    return 0;
}

输出结果:

复制代码
Main function returning
Handler 2 called
Handler 1 called

九、总结知识点图解(知识树状图)

复制代码
进程终止(exit、_exit)
│
├── 进程终止方式
│   ├── 正常退出(exit(), _exit(), main 返回)
│   └── 异常退出(收到信号)
│
├── exit()
│   ├── 属于 stdlib.h
│   ├── 刷新缓冲区
│   ├── 执行 atexit 注册的函数
│   └── 推荐用于正常退出
│
├── _exit()
│   ├── 属于 unistd.h
│   ├── 不刷新缓冲区
│   ├── 不执行 atexit 函数
│   └── 适用于 vfork 子进程
│
├── 退出状态码
│   ├── 0 表示成功
│   ├── 非零表示错误
│   └── 父进程通过 wait() 获取
│
├── wait() / waitpid()
│   ├── 回收子进程资源
│   └── 获取退出状态
│
└── atexit()
    ├── 注册退出处理函数
    └── LIFO 顺序调用

十、课后练习建议

  1. 编写程序,比较 exit()_exit() 对缓冲区的影响(例如输出未换行的字符串)。

  2. 使用 vfork() 创建子进程,并在子进程中调用 exit()_exit(),观察对父进程的影响。

  3. 在 Shell 中运行一个脚本,故意让它失败,然后用 $? 查看退出状态码。

  4. 编写程序注册多个 atexit() 处理函数,验证它们的执行顺序。

  5. 使用 strace 分析 exit()_exit() 的系统调用差异。

    strace -f ./your_program