进程学习--02

        在C语言中，一般使用fork函数开辟进程，这个函数开辟进程后会返回一个进程号，在子进程中会返回0，在父进程中会返回子进程的进程号。

int main(){int ret = fork();if(ret<0){fprintf(stderr, "pid error");exit(-1);}else if(ret == 0){printf("this is son\n");}else if(ret>0){printf("this is father, son's pid is %d\n", ret);}return 0;
}

this is father, son's pid is 2700
this is son

        因为父进程为原始进程，而子线程需要新开辟，所以一般情况下父进程总是先进行下一步。

        当 fork() 被调用时，父进程和子进程共享相同的物理内存页，直到其中一个进程尝试修改这些页。当修改发生时，操作系统会为该页创建一个新的物理内存副本，并更新相应的页表，以确保每个进程都有自己的私有内存空间。这种技术大大减少了 fork() 的开销，因为大多数时候，子进程会立即执行 exec() 替换其内存映像，而无需修改父进程的内存。

        有开始就有退出，程序除了自然退出还可以使用exit和_exit函数退出。_exit直接使进程终止，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据结构。exit是在_exit上进行的封装，在此之上还增加了清理IO缓存等功能。

        在进程结束后往往需要回收进程，如果不回收进程，可能会导致一系列问题。在操作系统中，每个进程都会占用一定的系统资源，包括内存、CPU时间片等。当进程结束时，如果不进行回收，这些资源可能不会被正确释放，导致资源泄漏。资源泄漏会逐渐耗尽系统资源，影响系统的稳定性和性能。

        在Linux操作系统中，当进程结束时，操作系统会自动回收其占用的资源，确保系统资源的有效利用和管理的有效性。当一个进程正常或异常终止时，它会关闭所有打开的文件描述符，并释放其在用户空间分配的内存。这是进程在退出时自动完成的操作。然而，此时进程的进程控制块（PCB）仍然存在于内核中，其中保存了进程的状态信息，如退出状态、终止信号等。为了彻底清除进程并释放其占用的所有资源，需要其父进程进行回收操作。通过调用这些函数，父进程可以获取子进程的PCB信息，并进行清理工作，包括释放PCB占用的内存等。

        PCB是操作系统为管理进程而设置的一个专门的数据结构，用于记录进程的外部特征并描述其运动变化过程。它是系统感知进程存在的唯一标志，进程与PCB是一一对应的。PCB的大小取决于操作系统的实现和支持的功能，不同的操作系统和不同的进程可能有不同的PCB大小。PCB中主要包括以下信息：pid（进程标识符），进程状态，程序计数器（PC，用于记录下一条要执行的指令地址），寄存器值（保存进程在执行过程中的寄存器值），内存管理信息（记录进程的内存分配情况，包括代码段、数据段、堆栈等），文件描述符表，优先级，父进程标识符（PPID），子进程列表，信号处理器。此外，PCB还可能包含进程的控制信息，如进程当前状态、程序的外存地址、运行统计信息、进程间同步和通信等。以及资源管理信息，如占用内存的大小、输入/输出设备的设备号、缓冲区地址等。

        如果父进程没有回收子进程，子进程将成为僵尸进程。僵尸进程是一个已经终止但尚未被父进程回收的进程，它仍然占用进程表中的一个条目。为了避免僵尸进程的产生，通常建议在父进程中正确处理子进程的退出，并及时回收它们。当然如果父进程在子进程之前退出，子进程将成为孤儿进程。孤儿进程会被init进程（PID为1的进程）接管，并由init进程负责回收其资源。这是Linux系统的一种保护机制，确保即使父进程异常退出，子进程也能得到正确的处理。

        在Linux系统中我们可以使用ps来方便的查看进程的相关信息，ps -aux：

        在C程序中一般使用wait和waitpid等回收进程，前者是阻塞等待任意子进程结束，后者可以设定等待对应子进程已经等待方式。