通常，父子代码共享，父子再不写入时，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。具体见下图:
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。
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。
系统中有太多的进程
实际用户的进程数超过了限制
进程终止时，操作系统做了什么？
当然要释然进程申请的相关内核数据结构和对应的数据和代码(本质就是释放系统资源)
代码运行完毕，结果正确(进程退出码为0)
代码运行完毕，结果不正确(......非0)
代码异常终止,程序崩溃了(信号部分，涉及到一点点)
echo $? //获取最近一个进程执行完毕的退出码
正常终止：
从main返回
调用exit
_exit
异常退出：
ctrl + c，信号终止
__exit函数
#include<unistd.h>
void _exit(int status);
参数: status 定义了进程的终止状态，父进程通过wait来获取该值说明：虽然status是int，但是只有低8位可以被父进程所用。所以exit(1)时，在终端执行$?发现返回值是255。
exit函数
exit在代码的任何地方调用，都表示直接终止进程，return除了在main函数里表示终止进程，return退出码外，其他表示终止函数
#include<unistd.h>
void exit(int status)exit最后也会调用exit, 但在调用exit之前，还做了其他工作：
执行用户通过 atexit或on_exit定义的清理函数。
关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
调用_exit
return退出
return是一种更常见的退出进程方法。执行return n 等同于执行exit(n)，因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做exit的参数
进程等待必要性
之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息
进程等待的方法
wait方法
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
返回值:
成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态，不关心则可以设置称为NULL样例：
可以看到父进程先暂停，后执行阻塞等待，在此期间子进程先变成僵尸状态后被回收
回收僵尸进程
往后我们编写多进程，基本写法就是fork+wait/waitpid
获取子进程**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）：
测试代码：
(status>>8)&0xFF//status正确传参思考：
既然父进程退出后僵尸子进程被系统领养后可以回收，干嘛还要用wait呢？
子进程退出状态不关心，父进程会自动结束可以用
子进程退出状态关心要用获取
父进程不会自动退出(用户选择退出)，父进程会一直跑，子进程会得不到回收，需要用。
阻塞等待与非阻塞等待：
我们的父进程通过调用waitpid来进行等待，如果子进程没有退出，我们waitpid这个系统调用，立马返回！
waitpid方法：
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);返回值:
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。(非阻塞等待)
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。
实验代码：
代码引例：
通常在某些接口中引起进程挂起，比如读写（io类的），包括检测子进程是否退出（检查类的），
如果子进程没退出，父进程必须在这里挂起等待（检测子进程是否退出），此时代码是操作系统的代码->执行操作系统自己的进程挂起算法和调度算法，然后把该进程切走，此时上层看来就相当于我们卡住了。
所谓阻塞相当于原进程（PCB）放入等待队列中，把状态设为R状态，如果设置非阻塞状态，此时不再执行操作系统内的进程切换，代码挂起，直接返回0,就可以继续做自己的事情，再过一段时间再检测，再调用waitpid，叫做非阻塞调用。
非阻塞伪代码略了解：
1:myproc.cc
#include<iostream>
#include<vector>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
typedef void (*handler_t)();//函数指针类型
std::vector<handler_t>handlers;//函数指针数组
void fun_one()
{
printf("这是一个临时任务1\n");
}
void fun_two()
{
printf("这是一个临时任务2\n");
}
//设置对应的方法回调
//以后想让父进程闲了执行任何方法的时候，只要向Load里面注册，就可以让父进程执行对应的方法咯~
void Load()
{
handlers.push_back(fun_one);
handlers.push_back(fun_two);
}
int main()
{
pid_t id=fork();
if(id==0)
{
//子进程
int cnt=5;
while(cnt)
{
printf("我是子进程:%d\n",cnt--);
sleep(1);
}
exit(11);//11仅仅用来测试
}
else
{
int quit=0;
while(!quit)
{
int status=0;
pid_t res=waitpid(-1,&status,WNOHANG);//以非阻塞方式等待
if(res>0)
{
//等待成功&&子进程退出
printf("等待子进程推出成功，退出码: %d\n",WEXITSTATES(status));
quit=1;
}
else if(res==0)
{
//等待成功&&但子进程并未退出
printf("子进程正在运行中，暂时还没有退出，父进程可以在等一等，处理一下其他事情？");
if(handlers,empty()),Load();
for(auto iter:handlers)
{
//执行处理其他任务
iter();
}
}
else
{
//等待失败
printf("wait失败！\n");
quit=1;
}
sleep(1);
}
}
}
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,该进程的用户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。
其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数:
#include <unistd.h>`
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);(带p自己会在PATH中查找)
int execle(const char *path, const char *arg, ...,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[]); //真正的系统接口，以上都是基本封装了这个接口
3号函数测试:
#include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<unistd.h>
4 #include<sys/wait.h>
5
6 #define NUM 16
7
8 int main()
9 {
10 pid_t id=fork();
11 if(id==0)
12 {
13 //子进程
14 ls -a -l
15 printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());
16 sleep(3);
W> 17 char *const _argv[NUM]={
18 (char*)"ls",
19 (char*)"-a",
20 (char*)"-l",
21 NULL
22 };
23
24 //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
25 //execv("/usr/bin/ls",_argv);//和上面的execl只有传参方式的区别
26 //execv("/usr/bin/ls",_argv);
27 execlp("ls","ls","-a","-l",NULL);
28 exit(1);
29 }
30 else
31 {
32 //父进程
33 printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid());
34 int status=0;
35 pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，一定是子进程先运行完毕，然后父进程 获取之后
36 if(id>0)
37 {
38 printf("wait success,exit code: %d\n",WEXITSTATUS(status));
39 }
40 }
41 return 0;
42 } 结果
问题：为什么"ls"，这个参数传两遍？
答：
他们俩代表不同的阶段，前面的用来查找，后面的用来做匹配，看你传什么选项怎么执行
#include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4
5 //./mycmd -a/-b/-c...
6 int main(int argc,char *argv[])//命令行参数
7 {
8 if(argc!=2)//必须是有且只有一个参数
9 {
10 printf("can not execute!\n");
11 exit(1);
12 }
//MY_105_VAL:目前并不存在
printf("获取环境变量：MY_105_VAL:%s\n",getenv("MY_105_VAL"));
13
14 if(strcmp(argv[1],"-a")==0)
15 {
16 printf("hello a!\n");
17 }
18 else if(strcmp(argv[1],"-b")==0)
19 {
20 printf("hello b!\n");
21 }
22 else{
23 printf("default!\n");
24 }
25
26 return 0;
27 } 
execl测试：
定义所需执行程序路径:
1.const char *myfile="/home/whb/105/online-code---phase-105/lesson17/mycmd";
2.const char *myfile="./mycmd";execlp("python","python","test.py",NULL);
//二进制程序工具，你想怎么执行，你想执行的脚本是什么，NULL由此可见exec*系列函数的功能其实就是加载器的底层接口
怎么理解环境变量具有全局属性，可以被子进程继承？
int main(int argc,char*argv[],char *env[]) //创建子进程时可以直接把父进程main函数中的环境变量导给他
这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回。
如果调用出错则返回-1
所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。
这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。
l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量
exec调用举例如下:
#include<unistd.h>
int main()
{
char *const argv[]={"ps","-ef",NULL};
char *const envp[]={"PATH=/bin:/usr/bin","TERM=console",NULL};
execl("/bin/ps","ps","-ef",NULL);
//带p的，可以使用环境变量PATH无需写全路径
execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
execv("/bin/ps", argv);
// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
execvp("ps", argv);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execve("/bin/ps", argv, envp);
exit(0);
}事实上,只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve,所以execve在man手册第2节,其它函数在man手册第3节。这些函数之间的关系如下图所示。
下图exec函数族一个完整的例子:
用下图的时间轴来表示事件的发生次序。
在继续学习新知识前，我们来思考函数和进程之间的相似性
exec/exit就像call/return
一个C程序有很多函数组成。一个函数可以调用另外一个函数，同时传递给它一些参数。被调用的函数执行一定的操作，然后返回一个值。每个函数都有他的局部变量，不同的函数通过call/return系统进行通信。
这种通过参数和返回值在拥有私有数据的函数间通信的模式是结构化程序设计的基础。Linux鼓励将这种应用于程序之内的模式扩展到程序之间。如下图
一个C程序可以fork/exec另一个程序，并传给它一些参数。这个被调用的程序执行一定的操作，然后通过exit(n)来返回值。调用它的进程可以通过wait（&ret）来获取exit的返回值。
shell程序实现：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#define SIZE 32
#define NUM 1024
//保存完整的命令行
char cmd_line[NUM];
//保存打散之后的命令行字符串
char *g_argv[SIZE];
int main()
{
//0.命令行解释器，一定是一个常驻内存的进程，不退出
while(1)
{
//1.打印出提示信息
printf("[root@localhost myshell]#");
fflush(stdout);//刷新缓冲区，显示提示(上一行)并且光标与其在同一行内；
memset(cmd_line,'\0',sizeof cmd_line);
//2.获取用户的键盘输入[输入的是各种指令和选项:"ls -a -l -i"]
if(fgets(cmd_line,sizeof cmd_line,stdin)==NULL)
{
continue;//读入命令行失败
}
cmd_line[strlen(cmd_line-1)]='\0';//替换掉输入缓冲区的换行(enter键)
//"ls -a -l -i\n\0"
//printf("echo:%s\n",cmd_line);
//3.命令行字符串解析
//用来将一个字符串打散成多个(C语言)
g_argv[0]=strtok(cmd_line," ");//获取分隔符之前的字符串地址保存到g_argv[]中
//char *strtok(char *str,const char*delim);//第一次调用，要传入原始字符串
int index=1;
//修改命令行颜色
if(strcmp(g_argv[0],"ls")==0)
{
g_argv[index++]="--color=auto";
}
while(g_argv[index++]=strtok(NULL," "));//第二次，如果还要解析原始字符
//for debug
//for(index=0;g_argv[index];index++)
//printf("g_argv[%d]:%s\n",index,g_argv[index]);
//4.TODO内置命令，让父进程(shell)自己执行的命令，我们叫做内置命令，内建命令
//内建命令本质其实就是(shell)中的一个函数调用
if(strcmp(g_argv[0],"cd")==0)
{
if(g_argv[1]!=NULL) chdir(g_argv[1]);//cd path,cd ..
continue;//跳出循环，不执行下面的代码
}
//5.fork()
pid_t id=fork();
if(id==0)//child
{
printf("下面功能让子进程进行的\n");
execvp(g_argv[0],g_argv);
exit(1);
}
//father
int status=0;
pid_t ret=waitpid(id ,&status,0);
if(ret>0) printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));
}
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