目录
[Part1. fork失败的两个原因](#Part1. fork失败的两个原因)
[Part2. 进程退出](#Part2. 进程退出)
[Part2.1. 进程退出的场景](#Part2.1. 进程退出的场景)
[Part2.2. return底层原理](#Part2.2. return底层原理)
[Part2.3. 获取退出码](#Part2.3. 获取退出码)
[Part2.4. 僵尸进程](#Part2.4. 僵尸进程)
[Part3. 进程等待 wait、waitpid](#Part3. 进程等待 wait、waitpid)
[Part3.1. wait函数](#Part3.1. wait函数)
[2. waitpid函数](#2. waitpid函数)
[Part4. status状态位图、解析宏](#Part4. status状态位图、解析宏)
[Part5. 进程程序替换、exec系列函数](#Part5. 进程程序替换、exec系列函数)
[Part5.1. 程序替换介绍](#Part5.1. 程序替换介绍)
[Part5.2. exec系列函数](#Part5.2. exec系列函数)
[Part6. 整体总结](#Part6. 整体总结)
[Part7. 结语](#Part7. 结语)
前言
Linux系统中，执行任务的基本是进程，对于他的理解是非常重要的，接下来来跟随小编的视角来看看吧。
let's go!!!!!!!!
Part1. fork失败的两个原因
1. 系统内进程数量达到上限，无法创建新进程。
2. 内存资源不足，子进程需要复制页表、虚拟地址空间，内存不够时fork失败。
shell小知识点：
bash内置命令（cd、echo、export）不会创建子进程，直接在当前bash进程执行；
外部命令（ls、cat）会fork创建子进程，在子进程中执行程序。
Part2. 进程退出
Part2.1. 进程退出的场景
进程退出意味着：释放占用内存、回收各类内核资源。
三种退出场景：
1. 正常退出：代码执行完毕。
◦ main函数return；
◦ 调用库函数exit()；
◦ 系统调用_exit()。
2. 异常退出1：收到信号，程序崩溃（段错误、kill杀死进程）。
3. 异常退出2：代码逻辑出错，执行异常。
main的返回值代表进程执行状态：
• 返回0：程序执行成功；
• 返回非0：程序执行出错。
Part2.2. return底层原理
• 返回值数值比较小：把返回值放到寄存器，直接给内核；
• 返回值数值大：走内存拷贝，把返回值传递给内核。
Part2.3. 获取退出码
1. shell中：echo $?，查看上一个进程的退出码。
2. 程序内：
◦ strerror(x)：传入错误码，返回对应错误描述字符串，头文件<string.h>。
◦ errno：系统调用失败时会设置全局错误码，头文件<errno.h>。
注意：如果进程是被信号杀死崩溃，返回的数字不是普通return退出码，代表收到的信号编号。
Part2.4. 僵尸进程
子进程退出之后，内核不会立刻释放子进程的task_struct。
• 子进程的退出状态、退出码保存在task_struct；
• 必须等待父进程调用wait / waitpid读取这个退出信息；
• 如果父进程一直不回收，子进程就变成僵尸进程。
僵尸进程本身不占用内存，但是task_struct内核结构体残留；大量僵尸会占用pid资源，导致无法新建进程。
Part3. 进程等待 wait、waitpid
为什么需要进程等待
1. 回收子进程资源，避免产生僵尸进程。
2. 获取子进程退出信息：判断子进程是正常跑完，还是异常崩溃。
Part3.1. wait函数
cpp#include <sys/wait.h> pid_t wait(int *status);• 功能：阻塞等待任意一个子进程退出。
• 返回值：
0：成功，返回退出的子进程pid；
-1：调用失败（没有子进程）。• 参数status：输出型参数，把子进程退出状态带回父进程。传NULL代表不关心退出状态。
缺点：wait是阻塞调用，如果子进程没有退出，父进程就卡住，不能做别的工作；只能等待任意子进程，无法指定某一个子进程。
2. waitpid函数
cpp#include <sys/wait.h> pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);参数解析
1. pid_t pid：指定要等待哪个子进程
◦ pid > 0：等待pid等于该值的指定子进程；
◦ pid = -1：等待任意一个子进程，等价于wait；
◦ pid = 0：等待和调用者同组的所有子进程；
◦ pid < -1：等待该进程组内任意子进程。
2. *int status：输出参数，保存子进程退出信息。status不是简单的退出码，是一个位图，需要宏函数解析。
3. int options：选项，最常用WNOHANG。
◦ WNOHANG：非阻塞等待。如果子进程还没有退出，waitpid立刻返回0，父进程不会卡住，可以继续做其他业务；轮询检测子进程状态。
waitpid返回值
• > 0：有子进程退出，返回退出子进程pid；
• = 0：设置WNOHANG，子进程还没有退出；
• -1：出错，没有子进程。
Part4. status状态位图、解析宏
status是int，内核把多种退出信息打包到这个整数，不能直接打印status当做退出码，要用系统提供的宏解析。
核心宏
1. WIFEXITED(status)
判断进程是否正常退出（return / exit）。返回true代表正常结束。2. WEXITSTATUS(status)
如果WIFEXITED为true，用它拿到子进程的退出码，等价main return的值。3. WIFSIGNALED(status)
判断进程是否被信号杀死（异常崩溃），返回true代表死于信号。4. WTERMSIG(status)
如果WIFSIGNALED为true，获取杀死进程的信号编号。
位图底层原理：
int共32bit，低7bit用来保存终止信号；次8bit保存进程退出码。
取出退出码：(status >> 8) & 0xFF。
取出信号编号：status & 0x7F。
非阻塞轮询示例代码模板
cpppid_t id = waitpid(pid, &status, WNOHANG); if(id > 0) { //子进程退出，处理回收逻辑 } else if(id == 0) { //子进程还没退出，父进程做自己的业务，过一会再来waitpid } else { //出错 }
wait底层原理：
子进程退出，内核释放绝大部分资源，task_struct保留；父进程调用wait/waitpid，内核把保存在task_struct里面的退出状态拷贝给父进程，之后彻底释放task_struct。
Part5. 进程程序替换、exec系列函数
Part5.1. 程序替换介绍
fork创建子进程之后，子进程默认复制父进程的代码和数据。
很多场景我们希望子进程跑完全不同的程序，就使用exec族函数做程序替换。注意：程序替换不会创建新进程！
pid不变，虚拟地址空间不变，task_struct不变；
仅仅把磁盘上新程序的代码段、数据段加载到当前进程的虚拟地址空间，覆盖原来的代码数据。堆、栈会重新初始化。
Part5.2. exec系列函数
cpp#include <unistd.h> //示例：执行ls -l -a execl("/usr/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);函数名后缀含义：
• l：list，可变参数列表传参，以NULL结尾；
• p：path，自动从环境变量PATH寻找可执行文件，不用写完整路径；
• v：vector，参数放到字符串数组传入；
• e：environment，可以自己传入自定义环境变量。
常用函数：execl、execlp、execv、execvp、execve（系统调用，其他都是库函数封装）。
exec函数返回值
exec调用成功没有返回值，直接跳转到新程序入口运行；
只有调用失败才返回-1，继续执行原来代码。
经典模型：
1. fork创建子进程；
2. 子进程调用exec做程序替换，跑新业务；
3. 父进程调用wait/waitpid等待子进程回收资源。
Part6. 整体总结
1. fork失败两大原因：系统进程数上限、内存不足。shell内置命令不创建子进程。
2. 进程退出：正常退出（return/exit）、信号异常崩溃。退出码保存在内核task_struct。
3. 僵尸进程：子进程退出，父进程没有wait回收，残留task_struct。
4. wait：阻塞等待任意子进程；waitpid可以指定子进程，支持WNOHANG非阻塞轮询。status位图，通过WIFEXITED、WEXITSTATUS解析退出信息。
5. exec程序替换：不产生新进程，覆盖当前进程代码数据；fork+exec是Linux创建执行业务进程的标准范式。
Part7. 结语
这篇文章我们认识并知道了Linux进程，接下来，小编还会带来更多Linux相关的知识，敬请期待~
最后，祝大家可以：春风得意马蹄疾，一日看尽长安花！最后的最后，要是觉得本文还可以的话，可以点点赞，关注小编一波，谢谢大家！~