Linux系统编程（多进程编程深入1）

本篇文章我们深入的讲解多进程编程。

进程参数和环境变量是两种不同的机制，但它们都在操作系统中扮演着重要的角色。它们用于传递信息给正在运行的进程，以影响它们的行为和配置。

进程参数（Process Arguments）： 进程参数是在启动进程时传递给它的命令行参数。它们是在运行进程时指定的，并且可以用于向程序提供特定的输入或配置信息。进程参数通常以空格分隔，并作为命令行命令的一部分传递给可执行文件。

进程参数的意义：

向程序传递输入：可以通过命令行参数向程序传递不同的输入数据，以便程序根据不同的参数执行不同的操作或处理不同的数据。 配置程序行为：可以使用进程参数来配置程序的行为，例如设置日志级别、指定文件路径、设定运行模式等。

示例：

环境变量（Environment Variables）： 环境变量是在操作系统中设置的全局变量，可以被所有运行的进程访问。它们是键值对的形式，其中键是环境变量的名称，值是环境变量的内容。环境变量提供了一种在进程之间共享配置和信息的机制。

环境变量的意义：

配置系统参数：环境变量可以用于配置整个系统的行为，例如设置默认的语言、指定默认的编译器、定义系统路径等。 程序运行时的配置：程序可以读取环境变量来进行特定的配置，例如读取数据库连接信息、API密钥等。 进程通信：在多进程或多线程的场景中，环境变量可以作为通信媒介，在进程之间传递信息。

示例：

通过使用进程参数和环境变量，我们可以在不修改程序代码的情况下，通过外部的输入和配置来改变进程的行为和属性。这是一种灵活和可定制的机制，使我们能够根据需要对程序进行动态的调整和配置。

当子进程程序结束时，其返回值会被传递给父进程。父进程可以通过一些机制来获取子进程的返回值，这样可以对子进程的执行结果进行处理。

一种常见的获取子进程返回值的方法是使用系统调用wait()或waitpid()。这些调用会使父进程等待子进程的结束，并获取子进程的返回值。父进程可以通过这个返回值来了解子进程的执行状态，通常返回值为一个整数，用于表示子进程的退出状态。

在父进程中，可以使用以下方法来获取子进程的返回值：

1.使用wait()系统调用：

wait()函数用于使父进程等待其子进程结束，并获取子进程的终止状态。当调用wait()函数时，父进程会暂停执行，直到一个子进程结束。

wait()函数的参数是一个指向整型的指针status，用于获取子进程的退出状态。通过该指针，父进程可以获取子进程的退出状态码，以判断子进程的执行结果。

wait()函数会阻塞父进程的执行，并等待一个子进程终止。当子进程终止后，父进程会继续执行，并返回被终止的子进程的进程ID。同时，子进程的退出状态码会存储在status指针所指向的位置。

2.使用waitpid()系统调用：

waitpid()函数可以用于等待指定的子进程结束，并获取其终止状态。该函数也可以用于处理多个子进程的情况。

waitpid()函数的第一个参数pid指定了要等待的子进程的进程ID。如果pid为负值，那么waitpid()会等待任意子进程终止。如果pid为0，则等待与调用者位于同一进程组的任意子进程。如果pid为正值，则等待具有指定进程ID的子进程。

waitpid()函数的第二个参数status用于获取子进程的退出状态码。第三个参数options指定额外的选项，比如WNOHANG表示不阻塞父进程，而是立即返回。

waitpid()函数会阻塞父进程的执行，直到指定的子进程终止。当子进程终止后，父进程会继续执行，并返回被终止的子进程的进程ID。同时，子进程的退出状态码会存储在status指针所指向的位置。

在这些方法中，status变量用于存储子进程的退出状态，可以使用宏WIFEXITED(status)来判断子进程是否正常退出，WEXITSTATUS(status)则可以获取子进程的退出状态值。

需要注意的是，子进程的返回值范围通常是一个字节，即0-255之间的整数。如果子进程需要返回更多信息，可以使用其他机制，例如通过标准输出或文件来传递额外的数据。

当一个进程完成其任务或者发生了错误时，可以使用进程退出函数来终止进程的执行。两个常用的进程退出函数是exit()和abort()。

1.exit() exit()函数用于正常终止进程的执行。它接受一个整数参数作为进程的退出状态码，并将控制返回给操作系统。这个状态码可以被其他进程或者父进程通过调用wait()或waitpid()来获取。

exit()函数会执行以下操作：

调用通过atexit()函数注册的退出处理程序（exit handlers）。

关闭已打开的文件描述符。

刷新标准I/O缓冲区。

解除所有由进程分配的内存。

返回到操作系统，并传递退出状态码。

退出状态码可以是任意的整数值，一般情况下非零的状态码表示进程执行失败，而0表示成功。

2.abort() abort()函数用于异常终止进程的执行。当调用abort()函数时，进程会向操作系统发送终止信号(SIGABRT)，导致进程异常终止。与exit()函数不同，abort()函数不接受任何参数。

abort()函数会执行以下操作：

强制将进程终止，不执行后续的代码。

调用通过atexit()函数注册的退出处理程序。

使用默认的终止信号(SIGABRT)向操作系统发送终止请求。

abort()函数通常用于处理严重错误或异常情况，例如发生内存错误或者其他无法恢复的错误。它会生成一个包含调试信息的core dump文件，方便开发人员进行调试和错误分析。

总结：exit()函数用于正常终止进程的执行，而abort()函数用于异常终止进程的执行。它们在进程退出时执行不同的操作，但都是用于终止进程的执行。

运行代码后使用ps查看进程情况：

sleep后再查看进程情况： 为什么延时后被创建出来的线程就不见了呢，我们下面来讲解。

当一个进程终止时，它的一部分信息需要被保留，以便父进程在需要时查询和处理该子进程的退出状态。此时，子进程变成了一种中间状态，称为"僵尸进程"（Zombie process）或"defunct"进程。

僵尸进程的产生主要是因为父进程没有及时处理子进程的退出状态。在父进程调用wait()或waitpid()等函数之前，子进程的进程描述符和一些资源（如打开的文件描述符）都被维护在系统中，以备父进程查询使用。

僵尸进程的存在不是一个严重的问题，因为内核会回收子进程其他的资源（如内存），但僵尸进程会占用一定的系统资源（主要是进程表项），如果过多的僵尸进程积累，可能会消耗过多的系统资源。

解决僵尸进程的常见方法是父进程及时处理子进程的退出状态，即调用wait()或waitpid()等函数来回收子进程的资源，并从进程表中删除子进程的记录。这样子进程就会完全终止并从系统中清除。

有时，如果父进程已经终止，或者父进程没有合适的处理子进程的代码，僵尸进程可能会长时间存在。在这种情况下，可以通过重新启动父进程、修复父进程的代码或使用一些系统工具来清除僵尸进程。

总结：僵尸进程是指已经终止的子进程，但其父进程尚未及时处理子进程的退出状态。它们处于一种临时的中间状态，不再执行任何代码，但仍然占用一些系统资源。及时处理子进程的退出状态是预防和解决僵尸进程问题的关键。

本篇文章就讲解到这里，下一篇文章我们继续分析多进程编程。