简 述： 本篇主要讲解如下知识点：
- 并行和并发的区别
- 进程控制块
PCB和进程的五种状态 - 使用
fork()创建子进程，创建多个兄弟子进程（不含孙进程） - 验证进程之间没有共享全局变量
exec()函数族的使用：execl()和execlp()
[TOC]
本文初发于 “偕臧的小站“，同步转载于此。
编程环境：
💻： uos20 📎 gcc/g++ 8.3 📎 gdb8.0
💻： MacOS 10.14 📎 gcc/g++ 9.2 📎 gdb8.3
并行和并发：
并发：一个时间段，处理请求的个数
eg：在一个时间段内， 处理的请求个数。 只有一个 cpu 对任务进行处理。 （每个人都吃一口饭，但是所有人都没有吃饱，短时间内让大量的快速吃，然后这样轮循环。）
并行：多个进程同时进行任务分配：
可以看做，有多个 cpu 对多个任务进行同时处理。
PCB 和 进程的五种状态：
进程控制块 PCB：
此部分了解即可： 每一个进程在内核中都有一个进程控制块 PCB 来维护进程相关的信息，其是有一个 400 多行的结构体组成，其中主要的需要了解的部分如下：
- 进程 id。系统中每一个进程有唯一的一个 id，在 C 语言中，用 pid_t 类型表示。（凡是 xxx_t 一般都是 #define 重新定一个类型， 这里实际就上课非负整数）
- 进程的状态，有就绪，运行，挂起，停止 等状态。（还有一个初始态 ）
- 进程切换时候，需要保存和恢复一些的 CPU 寄存器
- 描述虚拟地址空间的信息（每启动一个进程，就对应一个虚拟地址空间）
- 描述控制终端的信息
- 当前的工作目录
- umask 掩码（执行 umask）
- 文件描述符表，包含很多执行 file 结构体的指针（一个进程最多打开 1024 个）
- 和信号相关的信息
- 用户 uid 和组 gid (用stat xxx 可以查看)
- 会话（Session）和进程组。（会话就是多个进程组）
- 进程可以使用的资源上限（Resource Limit）。（使用
ulimit -a可看）
进程的五种状态：
看着如下的这张图，想起里了我之前初看的计算机操作系统的相关知识的时候，感慨颇多。
- 状态切换的关键：
- 获得 cpu
- cpu 执行
进程控制块，父进程创建子进程的分析 🎃：
父子进程空间，其虚拟地址空间是完全一样的（用户区的所有数据都是一样的，也是会运行的相同的一段代码；系统区也是一样的，唯一不一样的就是系统区的 id 号）。
创建一个子进程，是使用 int fork(void) 函数来创建，在执行完这个 fork 函数之后，将用户区的内容全部拷贝（包括接下来要执行的代码）过去。且该 fork 函数有两个返回值，执行完 fork() 后，父进程会返回子进程的 id（大于 0），子进程会返回一个 0，后面执行相同的代码，依靠这个来区分父子进程。 下面写一个代码片来表明：
对照上面的两个图，可以思考如下问题：
- fork 之后，函数的返回值？
- fork() 返回值 > 0，就是父进程；fork() 返回值 == 0，就是子进程
- 子进程创建成功之后，代码的执行位置？
- 父进程执行哪里（才创建子进程），子进程就重哪里里开始执行。
- 父子进程的执行顺序？
- 不一定，自己去抢占 cpu 资源。执行顺序是程序员无法控制的。（cpu 轮循执行）
- 如何区分父子进程？
- 通过 fork() 返回值
- 如何获取当前进程和父进程的 id？
- 获取进程 id：获取当前进程的 PID：
getpid()；获取当前进程的父进程的 PID：getppid()
- 获取进程 id：获取当前进程的 PID：
对与上面的问题，写如下代码片段进程测试，main.cpp 里面的代码是：代码下载 main.cpp
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
printf("++++i = %d\n", i);
}
pid_t pid = -1;
pid = fork();
if (pid > 0)
printf("this is a parent process, pid = %d\n", getpid());
else if (pid == 0)
printf("this is a child process, pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid());
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
printf("----i = %d\n", i);
}
return 0;
}其运行结果如下：
父进程如何创建多个兄弟子进程（不含孙进程）🎃：
看了上面的小的例子之后，发现这样可以创建子进程；进一步，怎么创建多个子进程，但是不要孙创建进程？有怎么判断子进程的顺序编号？怎么得到最开始父进程？
代码如下： 代码下载 childProcess.cpp
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid = -1;
int i = 0;
for (i = 0; i < 3; ++i) {
pid = fork();
if (pid == 0) //如果当前进程是子进程，就跳出此循环，不在进行 fork() 创建新的子进程
break;
}
if (i == 0)
printf("this is a child process (i == 0), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid());
if (i == 1)
printf("this is a child process (i == 1), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid());
if (i == 2)
printf("this is a child process (i == 2), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid());
if (i == 3)
printf("this is a parent process (i == 3), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid());
return 0;
}分析代码片：
若是没有上面的 13、14 行代码，那么创建的就不止 3 个子进程；就是如下图片所示的结果； 使用 fork() 创建子进程的时候，是进行虚拟地址控件的拷贝（可在草稿纸上面画图理解，是一个地址块所有的代码和变量值都复制一份），他们的当时 i 是 1 的时候，创建的新的子进程的 i 也是 1，不会是初值 0；同理，当 i 是 2 时候创建新进程，其新进程的 i 值是 2，而不是 1； 但是禁止子进程创建孙进程，那么就可以使用 for() 循环生成多个兄弟子进程，且没有任何的孙进程。
运行结果：
可以自己每运行行代码，标记一下 i 的值，以及此 i 的值时刻复制当前进程的虚拟地址空间，给新的子进程；所以 可以通过编号 i 的数值，来判断兄弟子进程的先后顺序；最后编号最大的那个，就是最初的父进程。
进程之间是否共享全局变量：🎃
读时共享（同一个物理内存的上面区域，内存地址为同一个变量）
写的时候复制
父子进程之间能否使用全局变量通信？
- 不能。因为两个进程之间内存不共享（读时共享，写时复制）
代码验证，改写上面的代码，添加一个全局变量 int g_num = 200，进行验证：
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int g_num = 200; int main(int argc, char *argv[]) { pid_t pid = -1; int i = 0; for (i = 0; i < 3; ++i) { pid = fork(); if (pid == 0) //如果当前进程是子进程，就跳出此循环，不在进行 fork() 创建新的子进程 break; } if (i == 0) { g_num += 5; printf("this is a child process (i == 2), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid()); } if (i == 1){ g_num += 5; printf("this is a child process (i == 2), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid()); } if (i == 2) { g_num += 5; printf("this is a child process (i == 2), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid()); } if (i == 3) { g_num += 100; printf("this is a parent process (i == 3), pid = %d ppid = %d\n", getpid(), getppid()); } printf("g_nmu = %d\n", g_num); return 0; }运行截图：
草稿图分析：
显示当前进程的状态 ps:
ps aus显示不依赖于终端的进程（终端是用来和用户进行交互的）ps aux | grep 查找的进程名使用管道查找指定的进程名称ps ajx显示更多的进程信息； PID、PPID、PGID、SID（进程，父进程，组进程，会话）（会话就是多个组进程）ps ajx | grep 查找的进程名若是没有找到，也会有一行显示信息，显示的是 grep 进程相关的信息
删除执行中的程序或工作 kill:
Linux kill命令用于删除执行中的程序或工作。
kill可将指定的信息送至程序。预设的信息为SIGTERM(15)，可将指定程序终止。若仍无法终止该程序，可使用SIGKILL(9)信息尝试强制删除程序。程序或工作的编号可利用ps指令或jobs指令查看。
kill -9 将被杀死的进程-9 为 杀死信号kill -l显示所有，1-31 通常使用；32 和 33 没有； 34-51 号通常为系统预留
使用 kill 命令之后，有一点困惑，使用 kill -l 命令之后；
在 Ubuntu 18.4 显示如下， 和 MacOS 显示有区别， 有清楚的，可以在下面留言帮我解答一下也可以哦。
只有第9种信号(SIGKILL)才可以无条件终止进程，其他信号进程都有权利忽略。 下面是常用的信号：
HUP 1 终端断线 INT 2 中断（同 Ctrl + C） QUIT 3 退出（同 Ctrl + \） KILL 9 强制终止 TERM 15 终止 CONT 18 继续（与STOP相反， fg/bg命令） STOP 19 暂停（同 Ctrl + Z）
exec 函数族 🎃：
作用： 让父子进程执行不相干的操作；能够替换进程空间中源代码的 .txt 段；当前程序中调用另外一个应用程序 （调用 exec 之前，需要 fork ）；
exec() 函数族， 也不要判断返回值：若是函数执行成功，不返回（.text 的代码立即被全部替换，后面的代码也不会执行）；若是执行失败，可以调用 perror(“xx 提示:”) 来打印错误信息，退出当前进程；
执行指定目录下的程序 execl():
int execl(const char *path, const char *arg, ... /*, (char *)0 */);path: 需要执行的程序的绝对路径(推荐绝对路经)
变参 arg： 要执行的程序的需要的参数
- 第一个 arg： 占位（内容随便写什么，但不可为空）
- 后边的 arg： 命令的参数
参数写完之后： NULL （作用是哨兵，表示该命令的参数已经输入完毕）
一般是执行自己写的程序（也可以执行系统自带的命令）
写一个例子验证一下：代码下载
- 代码如下：
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char *argv[]) { for (int i = 0; i < 3; i++) printf("-----i = %d\n", i); pid_t pid = fork(); //创建子进程 if (pid == 0) execl("/bin/ls", "占位参数", "-al", NULL); //ls 程序使用子进程的地址空间 for (int i = 0; i < 3; i++) //这段打印只会（父进程）被执行一遍。 printf("+++++i = %d\n", i); return 0; }过程分析：
第一段打印”—–i =” 内容，是只会被父进程执行一遍的，子进程不会执行该段代码（分析见上）；结束时候打印 “+++++i =” 内容时候，是只会执行一遍的，还是被父进程执行的，而子进程不执行 的原因是，当第 12 行的代码execl(“ls”) 执行结束之后，其子进程的虚拟地址空间的以用户区域的 .text 代码段的二进制代码被替换为 /bin/ls 这个程序的代码；其后面面也都是运行 ls 程序的代码内容。
运行结果：
执行 PATH 目录下的程序 execlp():
int execlp(const char *file, const char *arg, ... /*, (char *)0 */);- file: 需要执行的程序的名字
- 变参 arg： 要执行的程序的需要的参数
- 第一个 arg： 占位（内容随便写什么，但不可为空）
- 后边的 arg： 命令的参数
- 参数写完之后： NULL （作用是哨兵，表示该命令的参数已经输入完毕）
- 一般是执行系统自带的命令（也就是 /bin 下的程序）
- execlp 执行自定义程序的程序： file 参数绝对路径
下载/系列地址：
https://github.com/xmuli/linuxExample
欢迎 star 和 fork 这个系列的 linux 学习，附学习进阶的路线图。
