目录
一、进程创建
1. fork函数初识
2. fork函数返回值的意义
3. 写时拷贝（Copy-On-Write, COW）
4.fork的常规用法
5. fork调用失败的原因
二、进程终止
1. 终止的本质
2. main函数的return返回值
3. 进程退出状态的含义
4. 父进程为什么会得到子进程的退出码？
5. 异常退出与信号
6. 进程常见终止情况
7. exit 和 _exit 的区别
8. return与exit的区别
一、进程创建
1. fork函数初识
在Linux系统中，fork()函数是创建进程的核心工具。它通过复制现有进程（父进程）来创建新进程（子进程）。
函数声明：
#include <unistd.h>pid_t fork(void);返回值：
在子进程中返回
0。在父进程中返回子进程的PID（进程ID）。
如果出错，返回
-1。
fork函数的工作原理：
进程调用
fork时，当控制转移到内核中的fork代码后，内核会执行以下操作：
分配新的内存块和内核数据结构给子进程。
将父进程的部分数据结构内容拷贝至子进程。
将子进程添加到系统进程列表中。
fork返回后，调度器开始调度。
当一个进程调用fork之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程，看如下程序。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;printf("Before: pid is %d\n", getpid()); // 打印当前进程IDif ((pid = fork()) == -1) {perror("fork()"); // 出错处理exit(1);}printf("After: pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);sleep(1); // 延迟1秒return 0;
}运行结果：
这里看到了三行输出，一行Before，两行After。进程61200先打印Before消息，然后它又打印After。另一个After消息是由61201打印的。我们注意到进程61201没有打印Before，为什么呢？如下图所示：
分析：
父进程（PID=61200）先打印
Before消息，然后调用fork创建子进程（PID=61201）。父进程和子进程各自打印
After消息。子进程没有打印Before消息，因为它是在fork之后才创建的。所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。
经典面试题：连续调用两次fork会创建多少进程？
fork(); fork();答案：总共会创建3个子进程（2^n-1公式）
2. fork函数返回值的意义
-
子进程返回0：子进程需要知道自己是子进程，返回0是一个约定。
-
父进程返回子进程的PID：父进程需要管理子进程（如等待子进程），PID是唯一标识符。
PID管理示意图：
父进程 └── 子进程1（PID=100）└── 子进程2（PID=101）
3. 写时拷贝（Copy-On-Write, COW）
父子进程在fork之后，虽然共享代码段和数据段，但在写入时会触发写时拷贝机制。即，当父子进程中的任意一方试图修改共享数据时，系统会为修改方创建一份独立的副本，以避免数据冲突。具体见下图:
内存管理机制：
初始时父子共享物理内存页
当任一进程尝试写入时触发缺页异常
内核复制该内存页供修改进程专用
示例验证：
int global_val = 100;int main()
{int local_val = 200;pid_t pid = fork();if (pid == 0) {global_val++;local_val++;printf("Child: %d, %d\n", global_val, local_val);} else {sleep(2); // 确保子进程先执行printf("Parent: %d, %d\n", global_val, local_val);}return 0;
}运行结果：
4.fork的常规用法
- 父进程复制自己，使父子进程同时执行不同代码段：例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
- 子进程执行不同的程序：子进程从
fork返回后，调用exec函数执行新程序。
5. fork调用失败的原因
系统中已有太多进程。
实际用户的进程数超过了系统限制。
二、进程终止
1. 终止的本质
进程终止时，系统会执行以下操作：
-
释放代码和数据占用的空间。
-
释放内核数据结构（如
task_struct）。
2. main函数的return返回值
-
main函数的return返回值表示进程的退出状态。 -
该值会传递给父进程（如Bash shell），父进程可以通过
echo $?来获取这个退出状态。
3. 进程退出状态的含义
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退出码（Exit Code）：
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0 表示成功。
-
非 0 表示失败，具体值可自定义，用于表示不同的失败原因。
-
-
退出信号（Exit Signal）：
-
如果进程因接收到信号而终止，退出码可能没有意义。
-
退出信号可以通过特定方式（如
wait函数）获取，以判断进程异常原因。
-
示例分析：
int main()
{int *ptr = NULL;*ptr = 10; // 访问空指针，触发段错误（SIGSEGV）return 0;
}
运行时，进程会因段错误被操作系统终止，此时通过 echo $? 获取的值是 139。这是因为 SIGSEGV 的信号编号是 11，而退出状态码是 128 + 11 = 139。
4. 父进程为什么会得到子进程的退出码？
父进程需要知道子进程的退出情况，以便：
-
判断子进程是否成功完成任务。
-
如果失败，可以通过退出码或信号得知失败原因，从而进行相应的处理（如重试、记录错误日志等）。
5. 异常退出与信号
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异常退出原因：
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进程做了非法操作，如访问非法内存、除以零等。
-
-
信号（Signal）：
-
操作系统会发送一个信号（如
SIGSEGV、SIGFPE等）来终止进程。 -
退出信号可以用
wait和相关宏（如WIFSIGNALED、WTERMSIG）来获取。
-
6. 进程常见终止情况
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正常终止：
-
main函数返回：
return语句的返回值表示进程的退出码。 -
调用
exit函数： 可以在代码的任意位置调用exit终止进程。 -
调用
_exit系统调用： 直接终止进程，不执行清理操作。
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异常终止：
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收到操作系统发送的信号（如
SIGKILL、SIGTERM）。 -
例如，用户按下
Ctrl+C会发送SIGINT信号。
-
7. exit 和 _exit 的区别
exit系列相关函数：
#include <unistd.h>void exit(int status); // 调用库函数，执行清理操作后调用_exit
void _exit(int status); // 系统调用，直接终止进程
exit：
调用时会执行清理操作，如调用用户注册的清理函数（通过
atexit或on_exit）、刷新流缓冲区等。最后调用
_exit来终止进程。
_exit：
系统调用，直接终止进程，不执行清理操作。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>void cleanup()
{printf("Cleanup function called!\n");
}int main()
{cleanup(); printf("hello");exit(0); // exit会调用清理函数并刷新缓冲区
}
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>void cleanup()
{printf("Cleanup function called!\n");
}int main()
{cleanup(); printf("hello");_exit(0); // _exit不会调用清理函数，也不会刷新缓冲区
}8. return与exit的区别
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return：
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用于从
main函数返回，等同于调用exit。 -
返回值会被父进程获取。
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exit：
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显式终止进程，可以指定退出码。
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会刷新缓冲区并执行清理操作。
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