Linux进程控制（1）

1 进程创建

1-1 fork函数初识

在Linux中fork函数十分重要，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：子进程返回0，父进程返回子进程id，出错返回-1

进程调用 fork ，当控制转移到内核中的 fork 代码后，内核做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork 返回，开始调度器调度

所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。

1-2 写时拷贝

通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自⼀份副本。

因为有写时拷贝技术的存在,所以父子进程得以彻底分离！完成了进程独立性的技术保证!

写时拷贝,是⼀种延时申请技术,可以提高整机内存的使用率

1-3 fork常规用法

• 一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
• 一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从 fork 返回后，调用 exec 函数。

1-4 fork调用失败的原因

• 系统中有太多的进程
• 系统用户的进程数超过了限制

2 进程终止

一、进程终止的三种情况

1. 代码跑完，结果正确 进程正常执行完毕，逻辑和结果都符合预期，例如 main 函数 return 0。
2. 代码跑完，结果不正确 进程正常执行完毕，但结果不符合预期，例如 return 1（或其他非 0 退出码），表示程序逻辑错误。
3. 代码没跑完，进程异常终止 进程中途被终止，例如收到信号（如段错误、被 kill 命令杀死），此时return没有被执行，退出码无意义。

二、进程退出状态的表示

进程的执行结果状态，由两个关键值表示：

• sig（信号编号）：表示进程是否因信号异常终止。sig == 0 表示正常结束；sig != 0 表示被信号终止。
• exit_code（退出码）：表示进程正常结束时的状态。只有当 sig == 0 时，退出码才有意义。

情况	sig（信号）	exit_code（退出码）
正常且结果正确	0	0
正常但结果错误	0	非 0
异常终止	非 0	无意义

操作系统会把这两个信息写入进程的 task_struct（PCB）中，僵尸进程的核心作用，就是保存这个退出状态，供父进程读取。

三、进程如何退出（不考虑异常）

1. main 函数的 return

   • 只有 main 函数的 return 会让进程结束；其他函数的 return 仅表示函数调用结束。
   • return n 本质上等价于调用 exit(n)。

2. 在任意位置调用 exit()

   • 是 C 标准库函数，调用后进程直接终止。
   • 特点：会强制刷新缓冲区 （把缓冲区数据写入文件 / 终端），再调用系统调用 _exit()。

1. 在任意位置调用 _exit()

   • 是直接的系统调用，内核提供的接口。
   • 特点：直接终止进程，不会刷新缓冲区，也不做任何用户态的清理工作。

💡 关键对比：exit() 会刷新缓冲区，_exit() 不会。因为缓冲区和刷新操作是 C/C++ 库维护的，不是内核的功能。

四、内核视角：进程终止时的操作

1. 进程退出时，操作系统会将退出状态（exit_code 和 sig）写入进程的 task_struct。
2. 进程需要以僵尸进程 的形式保留 PCB，直到父进程通过 wait()/waitpid() 读取退出状态，才会被彻底回收