Linux进程基础知识

1. 什么是进程？

• 进程就是运行中的程序，是系统资源分配的基本单位

• 每个进程都有唯一的PID（进程ID）

• 进程有父子关系，通过ps -ef可以查看

2. 进程的创建 - fork()

pid_t pid = fork();

- 简单理解：fork()就像细胞分裂，一个变两个

• 调用一次，返回两次：父进程得到子进程PID，子进程得到0

• 子进程是父进程的复制品

3. 进程的程序替换 - exec族

execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);

- 保留进程ID，但内容完全变成新程序

• 就像换灵魂：外壳不变，内在全变

• 常用函数：execl, execlp, execle, execv, execvp等

4. 进程的等待与回收 - wait/waitpid

pid_t wait(int *status);pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

- 父进程等待子进程结束并回收资源

• 避免僵尸进程（zombie）的产生

• waitpid比wait更灵活，可以非阻塞等待

5. 进程的退出

exit(0);    // 标准C库函数

_exit(0);   // 系统调用

• exit会刷新缓冲区，exit直接退出

• 返回值0表示正常退出

一. 文件操作与I/O

1. 文件描述符

• 就像文件的"身份证号码"

• 标准输入(0)、标准输出(1)、标准错误(2)

• 每个进程最多可打开的文件数有限制

2. 文件操作基本函数

// 打开文件int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);// 读取文件char buf[1024];int n = read(fd, buf, sizeof(buf));// 写入文件write(fd, "hello", 5);// 关闭文件close(fd);// 文件指针定位lseek(fd, 0, SEEK_SET);  // 回到文件开头

3. 文件属性获取

struct stat st;stat("file.txt", &st);- 获取文件大小：st.st_size

• 判断文件类型：S_ISREG(st.st_mode)、S_ISDIR(st.st_mode)

4. 目录操作

DIR *dir = opendir(".");struct dirent *entry;while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {printf("%s\n", entry->d_name);}closedir(dir);

三、进程间通信(IPC)

1. 管道通信

int fd[2];pipe(fd);  // fd[0]读端，fd[1]写端

• 单向通信：水管模型，一端进一端出

• 只能用于有亲缘关系的进程

• 适合简单的数据传输

2. 命名管道(FIFO)

// 创建命名管道mkfifo("myfifo", 0644);// 使用方法与普通文件类似int fd = open("myfifo", O_WRONLY);

- 可用于无关进程间通信

• 遵循先进先出原则

3. 信号通信

// 信号处理函数void sig_handler(int signo) {printf("收到信号: %d\n", signo);}// 设置信号处理signal(SIGINT, sig_handler);

- 常见信号：

• SIGINT (2): Ctrl+C中断

• SIGKILL (9): 强制终止(不可捕获)

• SIGTERM (15): 终止信号

• SIGCHLD (17): 子进程状态改变

• SIGALRM (14): 定时器到期

四、实用示例

1. 创建守护进程

void daemonize() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) exit(1);if (pid > 0) exit(0);  // 父进程退出setsid();  // 创建新会话// 关闭标准输入输出错误close(0);close(1);close(2);// ...更多操作}

2. 简单shell实现

while (1) {printf("myshell> ");fgets(cmd, sizeof(cmd), stdin);if (fork() == 0) {// 子进程执行命令execlp(cmd, cmd, NULL);exit(0);} else {// 父进程等待wait(NULL);}}

五、常见错误与调试技巧

1. 经典错误

• 僵尸进程：子进程结束但未被回收

• 孤儿进程：父进程先于子进程结束

• 内存泄漏：申请的内存未释放

• 文件描述符泄漏：打开文件未关闭

2. 调试工具

• strace：跟踪系统调用

• gdb：代码调试器

• valgrind：内存错误检测

• lsof：查看打开的文件