学习记录第二十七天

进程

wait函数

功能

• 等待子进程结束：父进程调用wait函数后，会暂停执行，直到它的某个子进程结束。
• 收集子进程状态：当子进程结束时，wait函数会返回子进程的终止状态，包括是正常终止还是被信号终止等信息。

wait函数的基本原型如下：

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

• 
  参数：status是一个指向整数的指针，用来存储子进程的退出状态。如果不需要这个状态，可以传入NULL。
• 返回值：成功时，返回结束的子进程的PID；出错时，返回-1，并设置errno以指示错误。

注意事项

• wait函数只等待一个子进程结束，如果有多个子进程，它会返回最先结束的那个子进程的PID。
• 如果所有子进程都已经结束，wait函数会立即返回-1，并设置errno为ECHILD。
• 为了避免僵尸进程（已结束但父进程未通过wait等函数回收其资源的子进程），父进程应该及时调用wait或相关函数来回收子进程资源。
• 在多线程程序中，使用wait函数可能需要考虑线程同步问题，因为wait函数会阻塞调用它的线程。

waitpid 

#include <sys/types.h>  
#include <sys/wait.h>  
  
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
 

参数说明

• pid：指定要等待的子进程的PID。它有几个特殊的值：

  • > 0：等待指定PID的子进程。
  • 0：等待与调用进程属于同一进程组的任何子进程。
  • -1：等待任何子进程，与wait函数相似。
  • < -1：等待其组ID等于pid的绝对值的任何子进程。

• status：用于存储子进程的退出状态。如果不需要，可以设置为NULL。

• options：控制waitpid的行为。它可以是0，表示默认行为（阻塞等待），或者使用以下选项的组合（通过|运算符连接）：

  • WNOHANG：非阻塞模式。如果指定的子进程没有结束，则返回0而不是阻塞等待。
  • WUNTRACED：报告子进程的停止状态（比如，被信号暂停）。
  • WCONTINUED：如果子进程因为被SIGCONT信号唤醒而产生了SIGCHLD信号，则立即返回。

返回值

• 成功时，返回结束的子进程的PID。
• 如果设置了WNOHANG且没有子进程结束，则返回0。
• 出错时，返回-1，并设置errno以指示错误。

非阻塞和阻塞

阻塞：会阻塞父进程处理逻辑

非阻塞：父进程会去查看子进程状态改变，但是 如果没有发生改变，父进程不阻塞，整个程序继续往下。非阻塞必须套在循环中处理

线程 

线程是计算机科学中的基本概念，指的是在一个进程中执行的独立指令流。以下是对线程的详细解释：

一、定义与特性

• 定义：线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
• 特性：
  1. 独立调度和分派的基本单位：在多线程操作系统中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。
  2. 可并发执行：一个进程中的多个线程可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行，同时，不同进程中的线程也能并发执行。
  3. 共享进程资源：同一进程中的各个线程都可以共享该进程所拥有的资源，如内存空间、文件句柄等，但每个线程又有自己的独立执行流和调用栈。

二、组成与结构

• 线程由线程标识符、程序计数器、寄存器集合和堆栈组成。其中，线程标识符用于唯一标识一个线程；程序计数器用于指示线程当前执行的指令地址；寄存器集合用于存储线程执行过程中需要的各种数据；堆栈则用于存储线程调用函数时的局部变量和返回地址等。

 

三.为什么需要线程?

 线程 --- 轻量级的进程  
  进程 --- 重量级的进程 
  
  线程 成为 CPU执行的最小单位 
  进程 成为 资源分配的基本单位 

  线程 
     创建 和 调度 时空开销都比进程小   

四. 线程与进程的关系

  a.线程 是 存在于 进程中的 
  b.线程 共享了进程的资源 (代码段，数据段，打开一些文件，信号等)
  c.线程结束，不一定导致进程结束 

  五.线程的编程

  类似与进程过程 
  
  线程函数 
  Red hat / IBM
         //thinkpad   
  ubuntu 
  contos //服务器上 --- linux系统运维 
  
  red hat 实现的一套线程函数 //NPTL线程库
  NPTL (New Posix Thread Library) 

  
  a.线程的创建  

pthread_create  
  
  int pthread_create(pthread_t *thread, 
             const pthread_attr_t *attr,
             void *(*start_routine) (void *),
             void *arg);

   功能：该函数可以创建指定的一个线程。
    参数：
         @thread 线程id，需要实现定义并由该函数返回。
         @attr   线程属性，一般是NULL，表示默认属性。(可结合性+分离属性)
                 默认(可结合性) -- 自己手动回收
                 分离属性       -- 系统自动回收 
        @start_routine  -- 线程执行函数 (线程回调函数)
                //指向[指针函数的] 函数指针。
                  本质上是一个函数的名称即可。
                称为
                  th 回调函数,是线程的执行空间。
                  {
                  }
                //注: 线程回调函数 --完成线程任务功能的函数 
                //    需要调用者 自己实现
        @arg  回调函数的参数，即参数3的指针函数参数。
    返回值：成功 0
            失败 错误码        

获得线程tid:

 pthread_self(); //在那个线程中调用，获得的就是那个线程的tid 
 

b.线程的执行

 就体现在线程的 执行函数(回调函数)上

c.线程的退出

方式1 
   pthread_exit 
 
  void pthread_exit(void *retval)

    功能:
    结束调用的线程 
    参数:
  @retval  //退出状态值  //传的是，退出状态值 对应的地址 
 
    注意:
 1.pthread_exit 本身表示结束线程 如果用在main函数中 表示结束主线程 主线程结束 并不表示程 此时，主线程执行流结束，进程会在其余线程都结束后，结束 

 d.线程的资源回收 

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

 功能:
      等待线程结束 
 参数:
    @thread  --- 线程tid  
    @retval  --- 用来保存，退出状态值，所在空间的地址 
 
返回值：
   成功 0
失败 错误码 
 注:
    线程退出时，可以带出退出状态值，但是传的是，退出状态值对应空间的地址