C/C++进程线程超详细详解

目录

前言

一、进程基础

1.进程概念

2.进程特征

3.进程状态（如图清晰可见）

4，进程的标识

实例代码如下：

5.进程的种类

实例shell脚本程序如下:

二、进程API

1.创建子进程

实例代码如下：

2.exec函数族

 函数族讲解图如下所示：

实例代码如下所示： 

3.结束进程

实例代码如下所示：

4.给进程收尸(释放进程占用的资源)

 wait实例代码如下：

waitpid实例代码如下： 

总结

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前言

进程和线程的广泛意义是什么？

进程是计算机中运行的程序的实例。它具有独立的内存空间和资源，是操作系统分配和管理资源的基本单位。每个进程都拥有独立的地址空间、全局变量和文件打开等资源，进程之间相互独立。进程之间通常通过进程间通信（IPC）机制进行数据交互。

线程是进程中的一个执行单元。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的地址空间和资源，可以同时执行不同的代码路径。线程之间可以通过共享内存进行数据交换，因为它们可以访问相同的全局变量和堆内存。

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一、进程基础

1.进程概念

进程是一个独立的可调度的任务
    （1）进程是一个抽象实体。当系统在执行某个程序时，分配和释放的各种资源
    （2）进程是一个程序的一次执行的过程
进程和程序的区别
    程序是静态的，它是一些保存在磁盘上的指令的有序集合，没有任何执行的概念
    进程是一个动态的概念，它是程序执行的过程，包括创建、调度和消亡
    进程是程序执行和资源管理的最小单位

2.进程特征

动态性 ----程序一次运行过程
并发性 ----可以同时运行多个进程
独立性 ----每个进程在各自独立的虚拟内存中运行
异步性 ----多个运行的进程之间相互没有关系

3.进程状态（如图清晰可见）

4，进程的标识

（1）主要的进程标识
    进程号(Process Identity Number，PID)
    父进程号(Parent Process ID，PPID)
    
（2）PID唯一地标识一个进程。可以通过以下两个函数获得：
    pid_t getpid(void)     //获取进程ID
    pit_t getppid(void)    //获取父进程ID

实例代码如下：

int main(void)
    {
        printf("pid = %d\n",getpid());
        printf("ppid = %d\n",getppid());
        return 0;
    }

 在终端运行的结果以及ps命令作用结果如下：

5.进程的种类

（1）交互进程：
    该类进程是由shell控制和运行的。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。
    
（2）批处理进程：
    该类进程不属于某个终端，它被提交到一个队列中以便顺序执行。

实例shell脚本程序如下:

        终端输入命令如下：

        touch test.sh
        chmod a+x test.sh  
        test.sh内容如下：
        ls
        touch 1.txt 2.txt 3.txt
        ls /
        cat fork1.c

 运行shell脚本文件如下：

     peter@ubuntu:~/2308/proc/day01_code$ ./test.sh
     1.txt  3.txt   exit.c   fork2.c   main.c    myproc.c  test.sh  wait.c   waitpid.c
     2.txt  exec.c  fork1.c  getpid.c  Makefile  test.c    wait     waitpid
     bin   cdrom  etc   initrd.img      lib    lost+found  mnt  proc  run   snap  swapfile  tftpboot         u  sr  vmlinuz
     boot  dev    home  initrd.img.old  lib64  media       opt  root  sbin  srv   sys       tmp                 var    vmlinuz.old
     #include
     #include
     #include

     int main(void)
     {
         fork();
         printf("hello world\n");
         return 0;
      }

 （3）守护进程：
          该类进程在后台运行。它一般在Linux启动时开始执行，系统关闭时才结束

二、进程API

1.创建子进程

pid_t fork(void);

fork调用过程：
    1，映射新的进程虚拟空间，该进程称为子进程。
    2，将父进程的各个数据段中的数据拷贝到子进程中
    3，父子进程共享代码段
    4，fork()调用过程返回两个值：
                  第一个值：给父进程返回子进程的ID号
                  第二个值：给子进程返回0
           调用失败返回：-1
    5，父子进程，从fork()调用的下一条语句同时运行   

实例代码如下：

void fun(void)
    {
        int i;
        for(i = 0 ; i  < 7; i++){
            printf("我是子进程，我要好好学习\n");
            sleep(1);
        }
    }
 
    int main(void)
    {
        int i;
        pid_t pid;
 
        if((pid = fork()) < 0){
            perror("fork");
            exit(1);
        }else if(!pid)
            fun();
        else
            for(i = 0 ; i  < 7; i++){
                printf("我是父进程，我要努力赚钱\n");
                sleep(1);
            }
        return 0;
    }

2.exec函数族

//加载另一个程序在进程的空间中执行
#include
extern char **environ;

int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char  *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg,.../* (char  *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg,../*, (char *) NULL,char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

 函数族讲解图如下所示：

 

实例代码如下所示： 

int main(void)
{
    int i;
    pid_t pid;
 
    if((pid = fork()) < 0){
        perror("fork");
        exit(1);
    }else if(!pid){   //子进程：执行另一个程序,如：ls
#if 0
        //execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
        //execlp("ls","ls","-l",NULL);
        char * arg[] = {"ls","-l",NULL};
        //execv("/bin/ls",arg);
        execvp("ls",arg);
#else
        //execl("/home/peter/2308/proc/day01_code/myproc","./myproc",NULL);
        char * env[] = {"name = peter","passwd = 123",NULL};
        //execle("/home/peter/2308/proc/day01_code/myproc","./myproc",NULL,env);
        char * arg[] = {"./myproc",NULL};
        execve("/home/peter/2308/proc/day01_code/myproc",arg,env);
#endif
    }else{   //父进程循环打印
        for(i = 0 ; ; i++){
            printf("我是父进程，我要努力赚钱\n");
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}

3.结束进程

实例代码如下所示：

#include <stdlib.h>
void exit(int status);   //在结束进程之前，会先刷新缓冲，释放缓冲区，关闭打开的文件，然后再结束进程。
 
 #include <unistd.h>
 void _exit(int status);   //直接结束进程，不会刷新缓冲，释放缓冲区，关闭打开的文件
 //参数 ---status：  0-表示正常结束，非0-表示异常结束
 
 例如： 
 int main(void)
    {
        printf("hello world");
 
        //exit(1);     
        _exit(1);
 
        while(1);  
        return 0;     //在main函数中，执行return语句，return会调用exit()
    }

4.给进程收尸(释放进程占用的资源)

（1）wait
    #include
    #include
    //作用：给任意一个子进程收尸
     如果子进程没有结束，则父进程会阻塞，直到子进程结束为止。
     如果父进程没有子进程，则wait函数立即返回。               
    pid_t wait(int *wstatus);   
    //参数  ----- 保存子进程结束状态的变量地址
    //返回值 ----成功：收尸的子进程的ID，失败：-1
    

 wait实例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
 
 
int main(void)
{
    int i;
    pid_t pid1,pid2;
    int status;
 
    if((pid1 = fork()) < 0){
	perror("fork");
	exit(1);
    }else if(!pid1){
	for(i = 0 ; i  < 7; i++){
	    printf("子进程1--pid = %d\n",getpid());
	    sleep(1);
	}
	exit(0);
    }
    if((pid2 = fork()) < 0){
	perror("fork");
	exit(1);
    }else if(!pid2){
	for(i = 0 ; i  < 3; i++){
	    printf("子进程2--pid = %d\n",getpid());
	    sleep(1);
	}
	exit(120);
    }
    if(wait(&status) < 0){
	perror("wait");
	exit(1);
    }
    printf("给子进程收完尸\n");
    printf("status = %d\n",WEXITSTATUS(status));
    return 0;
}

 （2）waitpid
    //作用：给指定的进程收尸
    pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
    //参数1  ---pid：
                pid > 0   给进程号为pid的子进程收尸
                pid = -1  与wait()相同，给任意子进程收尸
                pid = 0   给与当前进程在同一个进程组的中任意子进程收尸
                pid < -1  给进程组ID为|pid|的进程组中任意子进程收尸
    //参数2 ----保存子进程结束状态的变量地址
    //参数3 ---- 选项，一般为0

waitpid实例代码如下： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
 
 
int main(void)
{
    int i;
    pid_t pid1,pid2;
    int status;
 
    if((pid1 = fork()) < 0){
	perror("fork");
	exit(1);
    }else if(!pid1){
	for(i = 0 ; i  < 7; i++){
	    printf("子进程1--pid = %d\n",getpid());
	    sleep(1);
	}
	exit(234);
    }
    if((pid2 = fork()) < 0){
	perror("fork");
	exit(1);
    }else if(!pid2){
	for(i = 0 ; i  < 3; i++){
	    printf("子进程2--pid = %d\n",getpid());
	    sleep(1);
	}
	exit(120);
    }
    if(waitpid(pid1,&status,0) < 0){
	perror("wait");
	exit(1);
    }
    printf("给子进程收完尸\n");
    printf("status = %d\n",WEXITSTATUS(status));
    return 0;
}

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总结

      本篇文章针对进程线程进行超详细讲解，希望能够帮到大家！

       以后还会给大家展现更多关于嵌入式和C语言的其他重要的基础知识，感谢大家支持懒大王！

       希望这篇博客能给各位朋友们带来帮助，最后懒大王请来过的朋友们留下你们宝贵的三连以及关注，感谢你们！