Linux C 系统编程之进程初探

前置知识

进程

进程是正在运行的程序的示例。当我们运行放在磁盘中的程序时，就产生了进程。不同于程序，进程是一个动态的概念。一个进程不仅包含了程序执行的代码，还包含了程序执行过程中产生的数据、打开的文件、堆、栈等。

程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。 ——摘自百度百科

操作系统管理进程

实际上，一个单核CPU在同一个时刻只能执行一条指令。为了实现“同时”运行多个程序的效果，操作系统采取的方法是：使用一些算法，让CPU在不同的进程切换，使得各个进程在一段时间内都能使用CPU。由于CPU在不同的进程中切换很快，所以用户不易察觉出来，给用户产生一种“同时”运行多个程序的假象。

在李治军老师的操作系统课上有一个很恰当的比喻。

假如你现在在看小说，这时候有人在敲门。你放下书本去开门，然后回来继续看书。在回来继续看书之前，在你的脑中会恢复成之前小说中的场景，然后继续阅读。

下面介绍一下PCB。

PCB(Process Control Block 进程控制单元)

PCB记录着程序运行中的一些信息。结合上面的例子，假如看小说是一个程序，这个程序开始运行，产生进程。在看小说的过程中，会在你的脑海里产生出小说故事中的一些场景。当你转而去做其他事情后在回来继续看小说时（从其他进程切换过来），你需要将之前的场景恢复，并且事先知道我之前看到了哪一个段落，现在我要从之前的进度继续看下去。PCB就记录了这样的信息，方便CPU在切换进程的时候恢复之前执行的状态。

PCB记录的信息有如下，仅作了解：

进程标识符（内部，外部）
处理机的信息（通用寄存器，指令计数器，PSW，用户的栈指针）。
进程调度信息（进程状态，进程的优先级，进程调度所需的其它信息，事件）
进程控制信息（程序的数据的地址，资源清单，进程同步和通信机制，链接指针）

Linux中有关进程的系统调用

`fork`

fork的作用是根据现有的进程复制出一个新的进程。称调用fork的进程为父进程，新建的进程子进程。子进程是父进程的一个拷贝。父进程和子进程除了进程的id，即pid（用于标识进程的一个编号而已，全局唯一），不同外，其他均相同。

有趣的是，不同于一般的函数。一般的函数调用一次返回一次，fork函数会返回两次。分别在父进程和子进程中各返回一次。在父进程中，fork函数返回子进程的pid；在子进程中，fork函数返回0（如果新建进程失败返回-1）。 请看以下代码及结果体会。

int pid = fork();
if (pid == 0)
{
    printf("我是子进程\n");
}
else if (pid > 0)
{
    printf("我是父进程，子进程的pid=%d\n", pid);
}
else //pid == -1
{
    printf("错误\n");
}

输出结果：

我是父进程，子进程的pid=106383
我是子进程

也有可能长这个样子（顺序变了）：

我是子进程
我是父进程，子进程的pid=106383

由于调用fork之后，有了两个进程，这两个进程都会继续执行下去。前面说道，CPU是在不同进程中切换着运行，所以顺序如何要看操作系统怎么是怎么调度CPU的。也许第一次运行是前者这种情况，第二次运行就变成了后者这种情况。

未完待续...

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