目录
1. 进程创建
1.1 fork函数初识
1.2 fork返回值
1.3 写时拷贝
1.4 fork常规用法
1.5 fork调用失败的原因
2. 进程终止
2.1 进程退出场景
2.2 进程常见退出方法
2.2-1 进程退出码
2.2-2 _exit函数
2.2-3 exit函数
2.2-4 return退出
3. 进程等待
3.1 进程等待必要性
3.2 进程等待的方法
3.2-1 wait方法
3.2-2 waitpid方法
3.2-3 获取子进程status
1. 进程创建
1.1 fork函数初识
在linux中fork函数是⾮常重要的函数，它从已存在进程中创建⼀个新进程。新进程为⼦进程，而原进程为父进程。
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：⾃进程中返回0，⽗进程返回⼦进程id，出错返回-1进程调⽤fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：
• 分配新的内存块和内核数据结构给⼦进程。
• 将⽗进程部分数据结构内容拷贝至⼦进程。
• 添加⼦进程到系统进程列表当中。
• fork返回，开始调度器调度 。
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。
int main( void )
{
pid_t pid;
printf("Before: pid is %d\n", getpid());
if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
sleep(1);
return 0;
}
运⾏结果：
[root@localhost linux]# ./a.out
Before: pid is 43676
After:pid is 43676, fork return 43677
After:pid is 43677, fork return 0这⾥看到了三⾏输出，⼀⾏before，两⾏after。进程43676先打印before消息，然后它有打印after。另⼀个after消息有43677打印的。注意到进程43677没有打印before，为什么呢？如下图所示：
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。
1.2 fork返回值
• ⼦进程返回0，
• ⽗进程返回的是⼦进程的pid。
1.3 写时拷贝
通常，⽗⼦代码共享，父子再不写⼊时，数据也是共享的，当任意⼀⽅试图写⼊，便以写时拷⻉的⽅式各⾃⼀份副本。具体⻅下图:
那么写时拷贝是如何发生的呢？
答：“系统将父进程页表的数据段和代码段设为了只读，当子进程试图修改数据段的数据，系统就会报错，通过区域划分确认子进程要修改的是数据段的数据，这就导致虽然不允许子进程修改父进程的数据，但是由于是数据段，符合写时拷贝的条件，所以才发生了写时拷贝。
因为有写时拷⻉技术的存在,所以⽗⼦进程得以彻底分离离！完成了进程独⽴性的技术保证!
写时拷⻉,是⼀种延时申请技术,可以提⾼整机内存的使⽤率。
1.4 fork常规用法
• ⼀个⽗进程希望复制⾃⼰，使⽗⼦进程同时执⾏不同的代码段。例如，⽗进程等待客户端请求，
⽣成⼦进程来处理请求。
• ⼀个进程要执⾏⼀个不同的程序。例如⼦进程从fork返回后，调⽤exec函数。
1.5 fork调用失败的原因
• 系统中有太多的进程
• 实际用户的进程数超过了限制
无论是进程太多还是用户太多本质上都是内存不足引起的。
2. 进程终止
进程终⽌的本质是释放系统资源，就是释放进程申请的相关内核数据结构和对应的数据和代码。
2.1 进程退出场景
• 代码运完毕，结果正确。
代码正常运行，得到了我们想要的结果。
• 代码运行完毕，结果不正确。
代码正常运行，没有得到我们想要的结果。
• 代码异常终止。
程序因为野指针，常数除0等情况异常中止。
我们在前面章节讲过，main是被其他函数调用的，因为它有返回类型和返回值。那么它的返回值代码什么呢？main函数如果正常运行，结果达到预期则返回0，如果正常运行，结果没有达到预期则返回非0，用不同的值来表示不同的错误，这种值叫做进程退出码。进程运行有没有错误，由进程退出码决定。
2.2 进程常见退出方法
正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）：
1. 从main返回
2. 调⽤exit
3. _exit
echo $?命令：打印最近一个程序（进程）退出时的退出码。
异常退出：
• ctrl + c，信号终止，退出码无意义。
2.2-1 进程退出码
退出码（退出状态）可以告诉我们最后⼀次执⾏的命令的状态。在命令结束以后，我们可以知道命令是成功完成的还是以错误结束的。其基本思想是，程序返回退出代码 0 时表⽰执⾏成功，没有问题。代码 1 或 0 以外的任何代码都被视为不成功。
Linux Shell 中的主要退出码：
• 退出码 0 表⽰命令执⾏⽆误，这是完成命令的理想状态。
• 退出码 1 我们也可以将其解释为 “不被允许的操作”。例如在没有 sudo 权限的情况下使⽤
yum；再例如除以 0 等操作也会返回错误码 1 ，对应的命令为 let a=1/0
• 130 （ SIGINT 或 ^C ）和 143 （ SIGTERM ）等终⽌信号是⾮常典型的，它们属于
128+n 信号，其中 n 代表终⽌码。
• 可以使⽤strerror函数来获取退出码对应的描述。
执行这个c语言程序，我们来查看一部分错误信息描述：
2.2-2 _exit函数
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数：status 定义了进程的终⽌状态，⽗进程通过wait来获取该值说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被⽗进程所⽤。所以_exit(-1)时，在终端执⾏$?发现
返回值是255。
2.2-3 exit函数
#include <unistd.h>
void exit(int status);任何地方调用exit，都表示进程结束，并返回子进程的退出码给父进程bash。exit函数以后的值不会执行，如果函数有返值，也不会返回。
问题：缓冲区在哪里？或者一定不在哪里？
答：”一定不在操作系统内部，如果在操作系统内部，那么这两个函数是都应该进行缓冲区的刷新，但是只有exit函数进行了刷新。缓冲区在语言层提供的缓冲区中！
库函数与系统调用是上层与下层的关系，能结束进程的也只有操作系统，所以exit最后也会调⽤_exit, 但在调⽤_exit之前，还做了其他工作：
1. 执⾏用户通过 atexit或on_exit定义的清理函数。
2. 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写⼊。
3. 调用_exit。
实例：
int main()
{
printf("hello");
exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
hello[root@localhost linux]#
int main()
{
printf("hello");
_exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
[root@localhost linux]#2.2-4 return退出
return是⼀种更常见的退出进程⽅法。执⾏return n等同于执⾏exit(n),因为调⽤main的运⾏时函数会将main的返回值当做 exit的参数。
3. 进程等待
3.1 进程等待必要性
• 之前讲过，⼦进程退出，⽗进程如果不管不顾，就可能造成‘僵⼫进程’的问题，进⽽造成内存
泄漏。
• 另外，进程⼀旦变成僵⼫状态，那就刀枪不⼊，“杀⼈不眨眼”的kill -9 也⽆能为⼒，因为谁也
没有办法杀死⼀个已经死去的进程。
• 最后，⽗进程派给⼦进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运⾏完成，结果对还是
不对，或者是否正常退出。
• ⽗进程通过进程等待的⽅式，回收⼦进程资源，获取子进程退出信息。
3.2 进程等待的方法
3.2-1 wait方法
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int* status);
返回值：
成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
输出型参数，获取⼦进程退出状态,不关⼼则可以设置成为NULL如果等待子进程，子进程没有退出，父进程会阻塞在wait调用处（像scanf一样）。
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的⼦进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,⽽调⽤中waitpid发现没有已退出的⼦进程可收集,则返回0；
如果调⽤中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指⽰错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任⼀个⼦进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的⼦进程。
status: 输出型参数
WIFEXITED(status): 若为正常终⽌⼦进程返回的状态，则为真。（查看进程是
否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED⾮零，提取⼦进程退出码。（查看进程的
退出码）
options:默认为0，表⽰阻塞等待
WNOHANG: 若pid指定的⼦进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等
待。若正常结束，则返回该⼦进程的ID。• 如果⼦进程已经退出，调⽤wait/waitpid时，wait/waitpid会⽴即返回，并且释放资源，获得⼦
进程退出信息。
• 如果在任意时刻调⽤wait/waitpid，⼦进程存在且正常运⾏，则进程可能阻塞。
• 如果不存在该⼦进程，则⽴即出错返回。
3.2-2 waitpid方法
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的⼦进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,⽽调⽤中waitpid发现没有已退出的⼦进程可收集,则返回0；
如果调⽤中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指⽰错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任⼀个⼦进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的⼦进程。
status: 输出型参数
WIFEXITED(status): 若为正常终⽌⼦进程返回的状态，则为真。（查看进程是
否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED⾮零，提取⼦进程退出码。（查看进程的
退出码）
options:默认为0，表⽰阻塞等待
WNOHANG: 若pid指定的⼦进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等
待。若正常结束，则返回该⼦进程的ID。• 如果⼦进程已经退出，调⽤wait/waitpid时，wait/waitpid会⽴即返回，并且释放资源，获得⼦
进程退出信息。
• 如果在任意时刻调⽤wait/waitpid，⼦进程存在且正常运⾏，则进程可能阻塞。
• 如果不存在该⼦进程，则⽴即出错返回。
3.2-3 获取子进程status
• wait和waitpid，都有⼀个status参数，该参数是⼀个输出型参数，由操作系统填充。
• 如果传递NULL，表示不关心⼦进程的退出状态信息。
• 否则，操作系统会根据该参数，将⼦进程的退出信息反馈给⽗进程。
• status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16
⽐特位）：
我们运行一个程序：
该程序退出，那么它的退出码（status）应该为1，但是我们来看结果：
它的退出码竟然为256，是的，从我们上述可知，我们只研究status的低16位。其中这16位的高八位存储了退出码，所以我们可以像这样：
拿到status之后只取它的低16位中的高八位 ，就能得到它真正的退出码，我们将它的退出码改为10：
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main( void )
{
pid_t pid;
if ( (pid=fork()) == -1 )
perror("fork"),exit(1);
if ( pid == 0 ){
sleep(20);
exit(10);
} else {
int st;
int ret = wait(&st);
if ( ret > 0 && ( st & 0X7F ) == 0 ){ // 正常退出
printf("child exit code:%d\n", (st>>8)&0XFF);
} else if( ret > 0 ) { // 异常退出
printf("sig code : %d\n", st&0X7F );
}
}
}
测试结果：
# ./a.out #等20秒退出
child exit code:10
# ./a.out #在其他终端kill掉
sig code : 9果然，我们拿到了它的退出码。
而剩下八位的低七位，存放的是信号编号，信号是什么呢？在程序异常中止时，系统就会收到信号。（1）这低七位默认为0，表示没有异常。（2）一旦退出信号不为0，我们的程序是异常退出的，那么退出码将无意义！因为只要程序异常，我们程序的代码就一定没有执行完毕，退出码当然也就没有意义了。要获得异常退出信号，只需要拿到status的最后七位：
来看结果：
程序正常结束，异常退出信号果然为0。
那么子进程退出的退出码和信号放到了哪里呢？
子进程退出之前会把退出信息放到自己的PCB中，退出码和信号也放到了PCB中，父进程只需要查看子进程的PCB就能获取子进程的各种退出信息。
本章完。
