Linux系统进程编程（二）

用户6280468

发布于 2022-03-18 20:48:35

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发布于 2022-03-18 20:48:35

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在上一篇文章中，我们已经对进程这个概念有了一个基本的认识，今天我们来继续学习进程的实战操作----父子进程对文件的操作，以及什么是僵尸进程和孤儿进程？下面我们就开始来揭开它们神秘的面纱！

一、父子进程对文件的操作：

1、子进程继承父进程中打开的文件：

父进程先open打开一个文件得到fd，然后再用fork函数来创建子进程。之后在父子进程中各自write向fd中写入内容，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{

// 首先打开一个文件
int fd = -1;
pid_t pid = -1;

fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC);
if (fd < 0)
{
    perror("open");
    return -1;
}

// fork创建子进程
pid = fork();
if (pid > 0)
{
    // 父进程中
    printf("parent.\n");
    write(fd, "IOTNB", 5);
    sleep(1);
}
else if (pid == 0)
{
    // 子进程
    printf("child.\n");
    write(fd, "MCU", 3);
    sleep(1);
}
else
{
    perror("fork");
    exit(-1);
}
close(fd);
return 0;
  }

输出结果：

说明：这里我们可以看到，子进程继承父进程中打开的文件结果是接续（什么是接续写，简单理解就是对文件写操作完后，另外一个操作接着前面的那个操作继续往文件里面写东西）写的。而且还要注意的是，实际测试时有时候会看到只有一个，有点像分别写。但是实际不是。原因是父进程写完后直接把文件关闭了，关闭后子进程就写不进去内容了

2、父子进程各自独立打开同一文件实现共享：

现在我们来把文件打开操作分别放到父进程和子进程当中去，看看会有什么效果，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
  int main(void)
{
// 首先打开一个文件
int fd = -1;
pid_t pid = -1;

// fork创建子进程
pid = fork();
if (pid > 0)
{
    // 父进程中
    fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC );
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        return -1;
    }

    printf("parent.\n");
    write(fd, "hello", 5);
    sleep(1);
}
else if (pid == 0)
{
    // 子进程
    fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        return -1;
    }

    printf("child.\n");
    write(fd, "world", 5);
    sleep(1);
}
else
{
    perror("fork");
    exit(-1);
}
close(fd);
    return 0;
 }

输出结果：

说明：最终结果是分别写。原因是父子进程分离后才各自打开的1.txt，这时候这两个进程的PCB已经独立了，文件表也独立了，因此2次读写是完全独立的，当然我们在打开文件操作时，改变open函数里面的参数，使用O_APPEND，还是上面这个操作，最终它的结果把父子进程各自独立打开的fd的文件指针给关联起来，实现接续写,这里我就不举例了，很简单，只要把上面的参数O_TRUNC改成O_APPEND就可以了，这两个参数的意思，在我前面的文章里面有写过，非常详细。

3、小结：其实父进程在没有fork之前自己做的事情对子进程有很大影响，但是父进程fork之后在自己的if里做的事情就对子进程没有影响了。本质原因就是因为fork内部实际上已经复制父进程的PCB生成了一个新的子进程，并且fork返回时子进程已经完全和父进程脱离并且独立被OS调度执行。

二、僵尸进程和孤儿进程解析：

1、什么是僵尸进程？

哈哈哈，听到僵尸两个字是不是有点小害怕，言归正传，在Linux系统中，我们要明白：进程在运行时是需要消耗系统资源（内存、IO），进程终止时理应完全释放这些资源（如果进程消亡后仍然没有释放相应资源则这些资源就丢失了），所以linux系统设计时规定：每一个进程退出时，操作系统会自动回收这个进程涉及到的所有的资源（譬如malloc申请的内容没有free时，当前进程结束时这个内存会被释放，譬如open打开的文件没有close的在程序终止时也会被关闭）。但是操作系统只是回收了这个进程工作时消耗的内存和IO，而并没有回收这个进程本身占用的内存（8KB，主要是task_struct和栈内存），因为进程本身的8KB内存操作系统不能回收需要别人来辅助回收，因此我们每个进程都需要一个帮助它收尸的人，这个人就是这个进程的父进程。所以我们僵尸就是-----子进程先于父进程结束。子进程结束后父进程此时并不一定立即就能帮子进程“收尸”，在这一段（子进程已经结束且父进程尚未帮其收尸）子进程就被成为僵尸进程。下面我们来看演示：

 #include<stdio.h>
 #include<unistd.h>
 #include<stdlib.h>

 #define ERR_EXIT(m) \
     do \
     {  \
        perror(m); \
         exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

 int main()
 {
 pid_t  pid;

 if((pid = fork()) == -1)
    ERR_EXIT("fork");
else if (pid == 0)
 {
     printf("I am the kid,my pid : %d,my father's pid : %d!\n",getpid(),getppid());
 }
 else
{
      while(1)
     {
         printf("I am the father,my pid : %d!\n",getpid());
        sleep(2);
      }
   }

 return 0;
}

输出结果：

2、什么是孤儿进程？

子进程死亡需要父进程来处理，那么意味着正常的进程应该是子进程先于父进程死亡。当父进程先于子进程死亡时，子进程死亡时没父进程处理，这个死亡的子进程就是孤儿进程。同时，linux系统规定：所有的孤儿进程都自动成为一个特殊进程（进程1，也就是init进程）的子进程。下面我来演示一下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
pid_t p1 = -1;

p1 = fork();        // 返回2次

if (p1 == 0)
{
    // 这里一定是子进程

    // 先sleep一下让父进程先运行，先死
    sleep(1);

    printf("子进程, pid = %d.\n", getpid());       
    printf("hello world.\n");
    printf("子进程, 父进程ID = %d.\n", getppid());
}

if (p1 > 0)
{
    // 这里一定是父进程
    printf("父进程, pid = %d.\n", getpid());
    printf("父进程, p1 = %d.\n", p1);
}

if (p1 < 0)
{
    // 这里一定是fork出错了
}

// 在这里所做的操作
//printf("hello world, pid = %d.\n", getpid());

return 0;
  }

输出结果：