十八、Linux 进程与信号---进程介绍

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18.1 进程的概念

• 程序：程序（program）是存放再磁盘文件中的可执行文件
• 进程
  • 程序的执行实例被称为进程（process）
  • 一个程序的执行实例可能由多个
  • 进程具有独立的权限和职责。如果系统中某个进程崩溃，它不会影响到其余的进程。
  • 每个进程运行在其各自的虚拟地址空间中，进程之间可以通过由内核控制的机制相互通讯
• 进程ID
  • 每个 Linux 进程都一定由一个唯一的数字标识符，称为进程ID（process ID），进程ID总是一非负整数　　　

18.2 内核中的进程结构体

　　每一个启动进程都有一个 task_struct 结构，这是个结构体，命名为进程表项（或 进程控制块）如下：

　　启动一个程序操作文件的过程如下：进程启动创建一个 task_struct 进程表项，进程表项中有一个成员指向文件描述符表

18.3 进程的启动和终止

　　进程的启动和退出如下：

　　main 运行的时候，内核会帮忙启动一个例程（C start template），启动例程会帮忙启动 main 函数，并帮忙收集命令行参数，环境参数等等，调用结束以后，main 返回给启动例程。

　　若是调用 exit() 函数，就不会返回给main 函数或其他函数了。exit() 直接调用内核所提供的系统调用退出函数。

　　atexit 函数为注册退出函数。

18.3.1 内核启动特殊例程

• 启动例程
  • 在进程的 main 函数执行之前内核会启动
  • 该例程放置在 /lib/libc.so.*** 中
  • 编译器在编译时会将启动例程编译进可执行文件中

• 启动例程的作用

  • 搜集命令行的参数传递给 main 函数中的 argc 和 argv
  • 搜集环境信息构建环境表并传递给 main 函数
  • 登记进程的终止函数　　

18.3.2 进程的终止方式

• 正常终止

  • 从main 函数返回 return
  • 调用 exit (标准C 库函数)
  • 调用 _exit 或 _Exit（系统调用）
  • 最后一个线程从其启动例程返回
  • 最后一个线程调用 pthread_exit　　

• 异常终止

  • 调用 abort
  • 接受一个信号并终止
  • 最后一个线程对取消请求做处理响应　　

• 进程返回　　　

  • 通常程序运行成功返回0，否则返回 非 0
  • 在 shell 中可以查看进程返回值（ echo $?）　

　　进程终止方式区别

18.3.2.1 内核登记进程终止函数---atexit 函数

1 #include <stdlib.h>
2 int atexit (void (*function)(void));

• 相关函数 _exit,exit,on_exit
• 函数说明：
  • atexit()用来设置一个程序正常结束前调用的函数。
  • 当程序通过调用exit()或从main中返回时，参数function所指定的函数会先被调用，然后才真正由exit()结束程序。
• 函数功能
  • 向内核登记终止函数　　
• 返回值：
  • 如果执行成功则返回0，否则返回-1，失败原因存于errno中。
• 其他说明
  • 每个启动的进程都默认登记了一个标准的终止函数
  • 终止函数在进程终止时释放进程所占用的一些资源
  • 登记的多个终止函数执行顺序是以 栈的方式执行，先登记的后执行　　

18.3.2.2 例子

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <stdlib.h>
 5 #include <fcntl.h>
 6 
 7 //定义进程的终止函数
 8 void term_fun1(void)
 9 {
10     printf("first term function\n");
11 }
12 
13 void term_fun2(void)
14 {
15     printf("second term function\n");
16 }
17 
18 void term_fun3(void)
19 {
20     printf("third term function\n");
21 }
22 
23 int main(int argc, char *argv[])
24 {
25     if(argc < 3) {
26         fprintf(stderr, "usage: %s file [exit | _exit | return]\n", argv[0]);
27         exit(1);
28     }
29 
30     //向进程登记终止函数
31     atexit(term_fun1);
32     atexit(term_fun2);
33     atexit(term_fun3);
34 
35     FILE *fp = fopen(argv[1], "w+");
36     fprintf(fp, "hello world");
37 
38     if(!strcmp(argv[2], "exit")) {
39         exit(0);//标准C 的库函数
40     } else if(!strcmp(argv[2], "_exit")) {
41         _exit(0);//系统调用
42     } else if(!strcmp(argv[2], "return")) {
43         return 0;
44     } else {
45         fprintf(stderr, "usage: %s file [exit | _exit | return]\n", argv[0]);
46     }
47 
48     exit(0);
49 }

　　结果是前两种可以正常运行，并且对文件可以正常写入，但是第三种方式无输出，且文件创建了，但没有写入。

　　而且可以看见终止方式是以栈的方式进行调用的。

　　可以知道选用 _EXIT和_exit 系统调用的时候，不会进行调用。之所以没有输出，代码中向文件写入数据的时候，表现为全缓存，这些数据可能还存放在缓存中，并没有从缓存中释放出来。带代码中加入 fclose 函数或程序终止后，会自动清缓存，但是系统调用 _exit 和 _EXIT 不会自动刷新缓存。

十八、Linux 进程与信号---进程介绍

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