UNIX环境高级编程——进程基本概述

一、什么是进程

从用户的角度来看进程是程序的一次执行过程。
从操作系统的核心来看，进程是操作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位。
进程是资源分配的最小单位。
每一个进程都有自己独立的地址空间与执行状态。
像UNIX这样的多任务操作系统能够让许多程序同时运行，每一个运行着的程序就构成了一个进程。

二、进程数据结构

进程的静态描述：由三部分组成:PCB、有关程序段和该程序段对其进行操作的数据结构集。
进程控制块：用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。
代码段：是进程中能被进程调度程序在CPU上执行的程序代码段。
数据段：一个进程的数据段，可以是进程对应的程序加工处理的原始数据，也可以是程序执行后产生的中间或最终数据

堆栈段：程序运行时需要在这里做数据运算，存储临时数据，开辟函数栈等。在Linux下，栈是高地址往低地址增长的。

三、进程与程序

进程是动态的，程序是静态的。
进程的生命周期是相对短暂的，而程序是永久的。
进程数据结构PCB。
一个进程只能对应一个程序，一个程序可以对应多个进程。

四、进程状态变迁

运行状态（TASK_RUNNING）
可中断睡眠状态（TASK_INTERRUPTIBLE）
不可中断睡眠状态（TASK_UNINTERRUPTIBLE）
暂停状态（TASK_STOPPED）
僵死状态（TASK_ZOMBIE）

五、进程控制块

进程描述信息

进程标识符用于唯一的标识一个进程。

进程控制信息

进程当前状态
进程优先级
程序开始地址
各种计时信息
通信信息

资源信息

占用内存大小及管理用数据结构指针
交换区相关信息
I/O设备号、缓冲、设备相关的数结构
文件系统相关指针

现场保护信息

寄存器
PC
程序状态字PSW
栈指针

六、进程标识

每个进程都会分配到一个独一无二的数字编号，我们称之为“进程标识”(process identifier),或者就直接叫它PID.
是一个正整数，取值范围从2到32768
当一个进程被启动时，它会顺序挑选下一个未使用的编号数字做为自己的PID
数字1一般为特殊进程init保留的

七、进程的创建

不同的操作系统所提供的进程创建原语的名称和格式不尽相同，但执行创建进程原语后，操作系统所做的工作却大致相同，都包括以下几点：
给新创建的进程分配一个内部标识，在内核中建立进程结构。
复制父进程的环境
为进程分配资源， 包括进程映像所需要的所有元素（程序、数据、用户栈等），
复制父进程地址空间的内容到该进程地址空间中。
置该进程的状态为就绪，插入就绪队列。

八、进程的销毁

进程终止时操作系统做以下工作：
关闭软中断:因为进程即将终止而不再处理任何信号；
回收资源：释放进程分配的所有资源，如关闭所有已打开文件，释放进程相应的数据结构等；
写记帐信息：将进程在运行过程中所产生的记帐数据（其中包括进程运行时的各种统计信息）记录到一个全局记帐文件中；
置该进程为僵死状态:向父进程发送子进程死的信号(SIGCHLD)，将终止信息status送到指定的存储单元中；
转进程调度:因为此时CPU已经被释放，需要由进程调度进行CPU再分配。

九、终止进程的5种方法

从main函数return返回
调用exit（C库函数）
调用_exit（系统调用）
调用abort（产生SIGABRT信号，异常终止）
由信号终止（如ctrl+c 产生的 SIGINT信号）

需要注意的是main函数返回会调用exit；exit会调用_exit； exit会调用fflush，但_exit不会调用fflush。

atexit可以注册终止处理程序，ANSI C规定最多可以注册32个终止处理程序。终止处理程序的调用与注册次序相反

int atexit(void (*function)(void));