01-系统编程

一、程序和进程的区别：

window系统：

1、程序存储在硬盘中，文件格式为.exe后缀，静态的

2、进程运行在内存中，动态的

Linux系统

1、程序存储在硬盘中，文件格式为.ELF（可执行的链接文件）后缀，静态的

2、进程运行在内存中，动态的

二、进程的内存划分：

1、PM实际内存，VM虚拟内存，每一个程序加载都会分配出一个虚拟内存，虚拟内存有：内核，栈，堆，数据段（.bss,.data,.rodata），代码段（.text,.init）。且每个进程的虚拟内存都是相互独立的。

2、存储空间，定义，生命周期，作用域，特点

局部变量，栈区，定义{}里面，{}里有效，{}里有效，自动分配自动释放

全局变量，数据段中，所有函数之外定义，程序死就死，整个程序有效，程序中所有函数可见

堆空间变量，堆空间中，free之前都有效，free之前都有效，手动分配手动释放

静态变量，数据段中，用static修饰，整个程序有效，静态局部变量（当前函数中），全局变量（在当前文件中）

常量、数据段，用const修饰，整个程序有效，整个程序有效，常量无法修改。

三、进程命令

1、ps       查看当前系统的进程
2、ps -e    查看当前系统的所有进程

3、 top        查看进程状态，相当于window的任务管理器
4、kill        发送一个信号给进程有以下可选
HUP     1    终端挂断
INT     2    中断（同 Ctrl + C）
QUIT    3    退出（同 Ctrl + \）
KILL    9    强制终止
TERM   15    终止
CONT   18    继续（与STOP相反，fg/bg命令）
STOP   19    暂停（同 Ctrl + Z）5、pstree        查看进程关系图

四、进程状态（重点）

1、进程状态：

标准图如下：

就绪态:  时间片用完，睡眠，暂停的进程都会进入到就绪态，等待CPU的调度。 
执行态:  CPU调度，获得CPU的使用权，得到时间片。       处理当前进程的数据 
睡眠态:  调用sleep函数或者 scanf..... 阻塞函数     
暂停态:  收到STOP信号后进入暂停态  
僵尸态:  进程死亡后就进入僵尸态，等待父亲收尸（回收资源）  知道儿子的死因
死亡态:  进程死亡后并且父进程回收了资源！  

2、什么是时间片？

百度可知，时间片也可成为“量子”，“处理片”即分时操作系统分配给每个正在运行进程微观上的一段CPU时间。

五、fork进程创建

1、多进程有什么用？当然是为了实现多任务的执行，提高效率！

1、fork函数：pid_t fork(void); 头文件：#include <unistd.h>
参数：void
返回值：父进程返回子进程的pid子进程返回 0失败返回   -1

2、父子进程的资源

父子进程的内存是相互独立的，但他们的地址是一样的，创建之初他们的整个内存空间（栈，堆，数据段，代码段，标准IO等等）是一样的。

但他们的进程号PID是不一样的，因为PID是唯一的。

父子进程的数据交换：

例子如下：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{// 1.创建一个文件int fd = open("my.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0777);// 2.创建一个进程pid_t pid = fork();if (pid == 0) // 子进程{while (1){// 读取父进程发送的数据char buf[1024];lseek(fd, 0, SEEK_SET); // 把光标偏移到文件头int size = read(fd, buf, sizeof(buf));if (size > 0){printf("子进程接收到的数据：%s\n", buf);}sleep(2);}}if (pid > 0) // 父进程{while (1){// 向子进程发送数据char buf[1024];printf("请输入要发送的数据：");scanf("%s", buf);write(fd, buf, strlen(buf)); // 写入数据到文件中}}
}

3、孤儿进程（没有父进程，即父进程先死，此时子进程会托管给系统进程（这个进程是没有父进程的））

init进程的产生过程；

孤儿进程的例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
int main()
{for (int i = 0; i < 10; i++) // 循环创建 10 个进程{// 创建一个进程pid_t pid = fork();if (pid == 0){printf("子进程 %d\n", getpid());getchar(); // 阻塞等待，让子进程不死亡}}printf("父进程20S后死亡\n");sleep(20);printf("父进程死亡\n");return 0;
}

4、僵尸进程（父进程没有及时回收子进程的资源导致，即父进程不知道子进程的死因，导致子进程一直占用系统的内存资源）

例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{for (int i = 0; i < 10; i++){// 创建一个进程pid_t pid = fork();if (pid == 0) // 子进程{printf("子进程死亡 %d\n", getpid());return 0; // 在子进程的内部return 结束的是子进程}}printf("父进程正在运行,按任意键结束\n");getchar();
}

所以为了防止僵尸进程的产生，父进程wait回收子进程的资源。

六、wait进程资源的回收

头文件： #include <sys/wait.h>wait函数：pid_t wait(int *_Nullable wstatus); //等待任意一个进程退出 wstatus:进程退出状态 
pid_t waitpid(pid_t pid, int *_Nullable wstatus, int options); //等待指定的pid进程退出  pid:等待的进程pid wstatus: 进程退出状态  options: 等待属性，默认为  0  例子：等待任意一个进程退出wait(NULL)

1、获取子进程的死亡原因及返回值。

例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{// 创建一个子进程pid_t pid = fork();if (pid == 0){int i = 0;while (1){printf("%d 子进程正在运行 %d\n", getpid(), i++);sleep(1);if (i == 10){printf("子进程结束\n");return 123; // 正常退出,传递给父进程}}}printf("父进程运行,等待子进程结束回收资源\n");int wstat = 0; // 退出状态码wait(&wstat);  // 等待任意一个子进程结束,一直等待，直到子进程结束为止// 判断进程的死亡原因if (WIFEXITED(wstat)){printf("子进程正常退出\n");// 获取子进程的退出值 return 值printf("子进程的退出值是 %d\n", WEXITSTATUS(wstat));}
}