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前言
本篇是我们的进程控制相关内容专题，等我们学完了这些进程控制内容再结合前面的内容，我们就可以制作一个简单的命令行解释器啦！
fork函数
先来了解一个函数fork()，其实我们前面也有用过，我们在这就深入去了解一下
是在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
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⻉⾄⼦进程
• 添加⼦进程到系统进程列表当中
• fork返回，开始调度器调度
1.进程创建：fork返回值问题
fork函数返回值
• ⼦进程返回0
• ⽗进程返回的是⼦进程的pid
1.如何理解fork函数有两个返回值？
fork函数在库中实现的主要步骤：
a.创建子进程的PCB 赋值
b.创建子进程的地址空间 赋值
c.创建并设置页表
d.子进程放入进程list
e. ......
return pid;
当一个函数准备return时，它内部的核心代码已经执行完了，说明子进程早已经被创建好了，并且可能在操作系统的运行队列中准备被调度了；所以在内部没返回时就已经有两个执行流了，父子进程共享代码，return pid就被共享了，所以会有两个返回值（父进程和子进程各自执行return）
2.如何理解fork返回之后，给父进程返回子进程pid，给子进程返回0？
答：因为子进程的父进程只有一个，不需要知道父进程的id，而父进程的子进程可能有多个，所以需要知道子进程的id
3.如何理解同一个id值，怎么可能会保存两个不同的值，让if else if同时执行
答：pid_r id = fork();返回的本质就是写入，所以谁先返回，谁就先写入id，而后来的进程因为进程具有独立性，会触发写时拷贝，所以同一个id，地址是一样的，但是内容却不一样
再次认识写时拷贝：通常，父子进程代码共享，父子进程再不写入时数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本
fork常规用法：
1.一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
2.一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
fork调用失败的原因：
1.系统中有太多的进程
2.实际用户的进程数超过了限制
2.进程终止
./mytest —— 运行一个进程
echo $? —— $?：永远记录最近一个进程在命令行中执行完毕时对应得退出码
(main -> return ? ;)
写代码是为了完成某件事情，我如何得知我的任务跑的如何呢？
答：通过进程退出码来判断
进程退出时，对应的退出码来标定进程执行的结果是否正确
退出码：
1.意义：0：success，!0：标识失败，!0具体是几，来标识不同的错误
但是数字对人不友好，对计算机友好，我们没法单通过数字来判断到底问题出在哪里，所以一般而言，退出码都必须要有对应的文字描述：
1.可以自定义
2.可以使用系统的映射关系（不常用）
系统给的部分错误码含义
2.如何设定main函数返回值呢？如果不关心进程退出码，return 0就行（一般用0表示成功，用非0表示错误），如果未来我们是要关心进程退出码得时候，要返回特定的数据表明特定的错误
进程退出的情况
1.代码跑完了，结果正确 ——return 0;
2.代码跑完了，结果不正确 ——return !0; 退出码在这个时候起效果
3.代码没跑完，程序异常，退出码无意义
正常进程如何退出：
a.main函数return返回
b.任意地方调用 exit(code) C语言库函数，在系统调用接口之上
c. _exit()；——了解 系统调用
exit终止进程，主动刷新缓冲区；_exit终止进程，不会刷新缓冲区；缓冲区位于用户级
都是终止当前进程
3.进程等待
前面我们在进程状态那里知道了Z僵尸状态是一个问题，需要我们通过进程等待的方式来解决该问题
进程等待的必要性：
需要回收子进程资源，获取子进程退出信息（为什么要进程等待的原因）
进程等待相关头文件
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
用wait（进程等待函数）回收子进程资源：
用waitpid通过等待拿到子进程的退出结果，其中pid为对应子进程的pid，status获取对应子进程退出时的退出结果（注意：这里的status不是当成整型来看待，而是有自己的位图结构，来设置不同的值，我们是想通过status知道进程退出时是哪一种情况），option传入0表示阻塞时等待
• 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
关于waitpid的第二个参数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）
[^] 退出状态来表示结果是否正确，终止信号表示是否正常退出
子进程正常退出：
子进程异常退出
让子进程发生除0错误
此时拿到的信号是8号（8号代表浮点数错误，因为除0了）
等待的本质：检测子进程退出信息（在子进程的pcb中），并将子进程退出信息通过status拿回父进程的上下文中
再谈进程退出：
1.进程退出会变成僵尸进程——会把自己的退出结果写入到自己的task_struct中
2.wait/waitpid是一个系统调用，表示操作系统也有资格、能力去读取子进程的task_struct
综上，wait/waitpid是通过操作系统从退出子进程的task_struct中获取退出码（信息）的
阻塞和非阻塞：
非阻塞轮旋等待——父进程一直在询问子进程退出没有
非阻塞有什么好处？
答：不会占用父进程的所有精力，可以在轮询期间干干别的事情
4.进程程序替换（重要）
1.创建子进程的目的
a.想让子进程执行父进程代码的一部分（执行父进程对应磁盘代码的一部分）
b.想让子进程执行一个全新的程序（让子进程想办法加载到磁盘上指定的程序，执行新程序的代码和数据）—— 进程的程序替换
替换原理：⽤fork创建⼦进程后执⾏的是和⽗进程相同的程序(但有可能执⾏不同的代码分⽀),⼦进程往往要调⽤⼀种exec函数以执⾏另⼀个程序。当进程调⽤⼀种exec函数时,该进程的⽤⼾空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执⾏。调⽤exec并不创建新进程,所以调⽤exec前后该进程的id并未改变
替换函数：
int execl(const char* path,const char* arg，...); ——将指定的程序加载到内存中，让指定进程执行；第一个参数是用于找到该程序，第二个参数是表示如何执行（你在命令行中怎么执行，就怎么传参），第三个...为可变参数列表，可传多种参数
执行ls
可以让我们的程序去用c把别人的程序调用起来——程序替换
2.进程程序替换的原理
a.程序替换的本质，就是将指定的代码和数据加载到指定的位置（覆盖自己的代码和数据）
b.进程替换的时候没有创建新的进程
所以在exec*类函数成功执行后，后面的代码已经被覆盖了，不会执行
exec*类函数成功执行返回不会有返回值（不需要，因为成功执行就代表和接下来的原来的代码无关了，判断返回值没有意义），执行失败会返回-1，只要返回，一定是错误了
多进程时：
[^] 在程序替换时，代码也可能发生写时拷贝
3. 其他的exec*函数
前面的execl函数中l的意思是list：将参数一个一个的传入exec*
1.
p：path：如何找到程序的功能；带p字符的函数，不需要告诉我程序的路径，只需要告诉我是谁，我会自动在环境变量PATH，进行可执行程序的查找
[^] 两个ls并不重复，第一个ls是告诉系统我要执行谁，第二个ls是告诉系统我想怎么执行
2.
v：vector：可以将所有的执行参数放入数组中，统一传递，而不用进行使用可变参数方案
前两个结合一下就是3：
可以使用程序替换，调用任意后端语言对应的可执行程序
4.
e：自定义环境变量
是先执行main函数，还是先加载exec*函数？
由于我们需要先把程序加载到内存中，所以理应是exec*函数先加载，main函数的参数数据来源就是从exec *函数中来的
1、2、4结合起来就是5：
上面都是基于系统调用做的封装，为了让我们有更多的选择性
真正的执行程序替换的系统调用接口为：
5.手撕简单命令行解释器
相关源代码可看：myshell
这里会有一个问题，就是运行之后，如果我们改我们的所处路径之后，输入pwd，显示的还是我们命令行解释器所处的路径：
要弄清这个问题，我们先需要彻底理解到底什么是当前路径
当前路径指的是当前进程的工作目录
可以更改工作目录：
如何修改：
所以可以解释为什么我们自己写的shell，cd的时候，路径没有变化
答：是因为在fork()之后，是子进程执行的cd，子进程也有自己的工作目录，cd其实更改的是子进程的目录，而子进程在执行cd完毕就没有了，继续用pwd命令时用的是父进程（即是shell），父进程的工作目录可没有变
那么我们上面的命令行解释器可以在读取输入的命令后加上：
那么就可以成功使用cd命令，pwd指向的是cd之后的路径了
像这种不需要让我们子进程来执行，而是让shell自己来执行的命令叫 ——内建/内置命令
结尾：
以上就是我们进程控制专题的相关内容啦，怎么样，是不是内容还是很多的，没关系，慢慢消化就行啦( •̀ ω •́ )