fork函数如何创建进程，exit/_exit函数如何使进程终止的详细分析与代码实现

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目录

fork创建进程

介绍

接口

代码实例

思考

终止进程

exit/_exit函数

接口

代码实例

---

fork创建进程

介绍

        fork用来创建一个新进程(child proccess),你要创建一个新进程，首先得知道一个进程中都包含上面东西。

        系统数据

        用户数据

        指令

         fork一个新进程时，这个新进程的 数据 和 指令 来源于哪里呢?

                来源于它爸爸(父进程，调用fork的那个进程)

        fork这个函数在创建子进程时，都复制了父进程的哪些内容呢：  

                copy了父进程的数据和指令！！！
                父进程的变量，数据对象，
                标准IO缓冲区
                文件描述符
                ...
                copy完了后，父子进程就独立啦。

            通过fork的不同的返回值，来区分到底是父进程返回，还是子进程返回。

接口

头文件 

            #include <sys/types.h>
            #include <unistd.h>

        函数功能

            创建一个子进程

        函数原型

             pid_t fork(void);

        函数参数

            无

        函数返回值

            如果失败返回-1，同时errno被设置。

            如果成功：  

                父进程返回 子进程的pid( > 0) 

                子进程返回  0

代码实例

        以下是获取自己的进程ID与获取父进程的IP的函数

                头文件 

                #include <sys/types.h>
                #include <unistd.h>

            函数原型 

                pid_t getpid(void);  //用于获取自己的进程pid 
                pid_t getppid(void); //用于获取父进程的pid 

        以下代码实现创建一个子进程，并且父子进程分别输出自己的id。

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>int main()
{pid_t pid = fork();if(-1 == pid){perror("fork failed!");return -1;}else if(0 == pid)	//子进程{printf("这是子进程,我的ID为%d\n",getpid());printf("这是子进程，我的父进程ID为%d\n",getppid());}else if(pid > 0){printf("这是父进程,我的ID为%d\n",getpid());printf("这是父进程，我的子进程ID为%d\n",pid);printf("这是父进程，我的父进程ID为%d\n",getppid());;}return 0;
}

思考

        (1) fork一旦成功，就会有父进程和子进程，那么fork之后，到底是父进程先执行，还是子进程先执行呢？

        (2)fork子进程会拷贝父进程的指令和数据，它到底拷贝了父进程哪些数据呢？ 

                    a:父进程全部的用户数据
                    b:父进程打开的文件描述符及状态
                    c:标准IO的缓冲区  
                    d:信号的处理方式

         (3)fork之后的子进程与父进程有什么区别？

                进程ID不同。子进程可以通过getpid()函数获取自己的进程ID，可以通过getppid()函数获取父进程的进程ID。
                子进程中的tms_utime tms_stime tms_cutime 和 tms_ustime的值设为0。
                子进程不继承父进程设置的文件锁，但继承了父进程中的所有互斥锁、读写锁和条件变量（包括它们的状态）。
                子进程拥有自己独立的地址空间，但是在fork之后exec之前两个进程用的是同一份物理页面。
                子进程的执行顺序和父进程是不确定的，取决于系统调度。

终止进程

        进程的终止一般有两种情况：第一是自己退出，常见的方法为main函数返回值，程序退出。第二种情况就是调用一些进程退出函数执行终止进程，例如exit/_exit函数与wait/waitpid函数。接下来外面就重点来讲解这两类程序退出函数。

exit/_exit函数

        exit函数和_exit函数都是用来终止进程的，但它们有以下区别：

                exit函数在终止进程之前，会先执行一些清理操作，比如调用atexit注册的函数，刷新所有文件缓冲区，关闭所有打开的文件描述符，销毁线程本地对象等。_exit函数则直接进入内核，不做任何清理操作。

                exit函数的参数是一个无符号整型，表示进程的退出状态，只有第八位有效（0-255），超出255将表示未定义退出状态值。_exit函数的参数是一个整型，表示进程的退出状态，但不一定是0-255。

                exit函数是标准C库函数，定义在<stdlib.h>头文件中。_exit函数是POSIX系统调用，定义在<unistd.h>头文件中。

接口

        头文件 

                     #include <stdlib.h>

                函数功能 

                    让进程退出，正常退出，做一些清理工作(如：把缓冲区的内容，同步到文件中去)

                函数原型

                    void exit(int status);

                函数参数

                    int status    //表示退出码，表示退出状态，退出码的具体含义，由程序员来解释。    
                函数返回值 

                    无

                头文件  

                     #include <unistd.h>

                函数功能

                    _exit 坐火箭走的，让中止进程，来不及做清理工作

                函数原型 

                     void _exit(int status);

                函数参数  

                    int status    //表示退出码，表示退出状态，退出码的具体含义，由程序员来解释。

                函数返回值

                    无

代码实例

        你可以使用命令行参数来指定文件名和打开模式，然后根据模式来调用exit()函数或_exit()函数。例如，你可以输入./a.out test.txt w来打开test.txt文件并写入内容，或者输入./a.out test.txt r _exit来打开test.txt文件并读取内容，然后调用_exit()函数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[])
{if (argc < 3) // 检查命令行参数是否足够{printf("Usage: %s filename mode [exit_mode]\n", argv[0]); // 输出用法提示return 1;}char *filename = argv[1]; // 获取文件名char *mode = argv[2]; // 获取打开模式char *exit_mode = argv[3]; // 获取退出模式FILE *fp = fopen(filename, mode); // 打开文件if (fp == NULL) // 检查文件是否打开成功{printf("Cannot open file %s\n", filename); // 输出错误信息return 2;}if (strcmp(mode, "w") == 0) // 如果是写入模式{printf("Writing to file %s\n", filename); // 输出提示信息fprintf(fp, "Hello, file!\n"); // 写入内容到文件}else if (strcmp(mode, "r") == 0) // 如果是读取模式{printf("Reading from file %s\n", filename); // 输出提示信息char buffer[100]; // 定义缓冲区while (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) // 循环读取文件内容{printf("%s", buffer); // 输出文件内容到标准输出}}else // 如果是其他模式{printf("Invalid mode %s\n", mode); // 输出错误信息fclose(fp); // 关闭文件return 3;}fclose(fp); // 关闭文件if (exit_mode != NULL && strcmp(exit_mode, "_exit") == 0) // 如果指定了_exit()函数{_exit(0); // 调用_exit()函数}else // 否则{exit(0); // 调用exit()函数}}