进程状态详解

在Linux环境下，C语言可通过系统调用（ fork() 、 wait() 、 sleep() 等）结合 /proc 文件系统模拟并查看进程状态，Linux中进程核心状态主要有运行/就绪态®、阻塞态(S)、僵尸态(Z)、暂停态(T)，下面通过代码完整演示进程状态的转换过程，并详细解析各状态含义。

一、进程状态核心定义（Linux）

状态标识含义对应经典状态

R Running/Runnable 运行态/就绪态

S Sleeping（可中断）阻塞态（I/O等待）

D Uninterruptible Sleep 阻塞态（不可中断）

Z Zombie 终止态（过渡）

T Stopped 暂停态

二、C语言代码实现：进程状态模拟

代码通过 fork() 创建子进程， sleep() 模拟阻塞， /proc/[pid]/status 读取进程状态，完整代码如下：

c 复制代码

  
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>

// 从/proc文件系统读取进程状态
void print_process_status(pid_t pid) {
    char status_path[64];
    FILE *fp;
    char line[256];
    // 拼接/proc下的进程状态文件路径
    snprintf(status_path, sizeof(status_path), "/proc/%d/status", pid);
    fp = fopen(status_path, "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("fopen failed");
        return;
    }
    // 查找State行，提取进程状态
    while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL) {
        if (strncmp(line, "State:", 6) == 0) {
            printf("进程(%d)当前状态：%s", pid, line + 7);
            break;
        }
    }
    fclose(fp);
}

// 子进程执行的任务，模拟不同状态转换
void child_process_task() {
    pid_t child_pid = getpid();
    printf("\n子进程(%d)：创建完成，进入就绪态\n", child_pid);
    print_process_status(child_pid);

    // 模拟运行态：执行计算操作
    printf("子进程(%d)：进入运行态，执行计算任务\n", child_pid);
    long long sum = 0;
    for (long long i = 0; i < 100000000; i++) {
        sum += i;
    }
    print_process_status(child_pid);

    // 模拟阻塞态：sleep模拟I/O等待（释放CPU）
    printf("子进程(%d)：进入阻塞态，等待I/O（sleep 3秒）\n", child_pid);
    sleep(3);
    print_process_status(child_pid);

    // 再次进入运行态，完成任务
    printf("子进程(%d)：回到运行态，计算结果：%lld\n", child_pid, sum);
    print_process_status(child_pid);

    // 执行完毕，进入终止态（若父进程未回收则为僵尸态）
    printf("子进程(%d)：任务完成，进入终止态\n", child_pid);
    exit(0);
}

int main() {
    pid_t pid = fork(); // 创建子进程，子进程进入新建态
    if (pid < 0) {
        perror("fork failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程执行逻辑
        child_process_task();
    } else {
        // 父进程执行逻辑
        printf("父进程(%d)：创建子进程(%d)，子进程进入新建态\n", getpid(), pid);
        print_process_status(pid);

        // 等待子进程结束，避免子进程变成僵尸态
        wait(NULL);
        printf("\n父进程(%d)：子进程已终止，回收其资源\n", getpid());
        // 子进程被回收后，/proc下的状态文件会消失，再次读取会报错
        print_process_status(pid);
    }
    return 0;
}

三、代码解析

新建态： fork() 调用成功后，子进程被创建，操作系统为其分配PID和内存资源，此时子进程处于新建态，等待系统调度。
就绪态：子进程创建完成后，进入就绪队列等待CPU调度， /proc 中状态显示为 R (running) （Linux中就绪和运行态统一用R标识）。
运行态：子进程获得CPU时间片后，执行计算循环，状态保持 R ，此时进程占用CPU执行指令。
阻塞态：调用 sleep(3) 模拟I/O等待，子进程释放CPU，状态变为 S (sleeping) （可中断阻塞态），直到sleep结束才重新进入就绪态。
终止态：子进程执行 exit(0) 后，若父进程未调用 wait() 回收，会进入 Z (zombie) 僵尸态；父进程调用 wait(NULL) 后，子进程资源被彻底回收，状态文件消失。

四、编译与运行

编译命令： gcc process_state.c -o process_state
运行命令： ./process_state
额外查看：可在另一个终端执行 ps -aux | grep process_state ，实时观察进程状态变化。