Linux进程理解与实践（二）僵尸&孤儿进程 和文件共享

孤儿进程与僵尸进程

孤儿进程:

如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）

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1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <errno.h>
4. #include <unistd.h>
5. int main()
6. {
7. pid_t pid;
8. //创建一个进程
9. pid = fork();
10. //创建失败
11. if (pid < 0)
12. {
13. perror("fork error:");
14. exit(1);
15. }
16. //子进程
17. if (pid == 0)
18. {
19. printf("I am the child process.\n");
20. //输出进程ID和父进程ID
21. printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
22. printf("I will sleep five seconds.\n");
23. //睡眠5s，保证父进程先退出
24. sleep(5);
25. printf("pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
26. printf("child process is exited.\n");
27. }
28. //父进程
29. else
30. {
31. printf("I am father process.\n");
32. //父进程睡眠1s，保证子进程输出进程id
33. sleep(1);
34. printf("father process is  exited.\n");
35. }
36. return 0;
37. }

僵尸进程:

如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵尸进程。

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1. #include <stdio.h>
2. #include <unistd.h>
3. #include <errno.h>
4. #include <stdlib.h>
5. int main()
6. {
7. pid_t pid;
8. pid = fork();
9. if (pid < 0)
10. {
11. perror("fork error:");
12. exit(1);
13. }
14. else if (pid == 0)
15. {
16. printf("I am child process.I am exiting.\n");
17. exit(0);
18. }
19. printf("I am father process.I will sleep two seconds\n");
20. //等待子进程先退出
21. sleep(2);
22. //输出进程信息
23. system("ps -o pid,ppid,state,tty,command");
24. printf("father process is exiting.\n");
25. return 0;
26. }

<defunct>僵尸进程

孤儿进程由init处理，并不会有什么危害。但是僵尸进程的大量存在会占用PID等资源，可能会导致系统无法产生新的进程。任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个
子进程在结束时都要经过的阶段。如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。  如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理

避免僵尸进程

通过信号机制

　子进程退出时向父进程发送SIGCHILD信号，父进程处理SIGCHILD信号。在信号处理函数中调用wait进行处理僵尸进程。测试程序如下所示：

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1. //示例: 避免僵尸进程
2. int main(int argc, char *argv[])
3. {
4. signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
5. pid_t pid = fork();
6. if (pid < 0)
7. err_exit("fork error");
8. else if (pid == 0)
9. exit(0);
10. else
11. {
12. sleep(50);
13. }
14. exit(0);
15. }

文件共享

父进程的所有文件描述符都被复制到子进程中, 就好像调用了dup函数, 父进程和子进程每个相同的打开文件描述符共享一个文件表项(因此, 父子进程共享同一个文件偏移量);

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1. //根据上图: 理解下面这段程序和下图的演示
2. int main(int argc, char *argv[])
3. {
4. signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
5. int fd = open("test.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
6. if (fd == -1)
7. err_exit("file open error");
8. cout << "We Don`t flash memory\n";
9. char buf[BUFSIZ];
10. bzero(buf, sizeof(buf));
11. pid_t pid = fork();
12. if (pid < 0)
13. err_exit("fork error");
14. else if (pid > 0)
15. {
16. strcpy(buf, "Parent...");
17. write(fd, buf, strlen(buf));
18. close(fd);
19. cout << "fd = " << fd << endl;
20. exit(0);
21. }
22. else if (pid == 0)
23. {
24. strcpy(buf, "Child...");
25. write(fd, buf, strlen(buf));
26. close(fd);
27. cout << "fd = " << fd << endl;
28. exit(0);
29. }
30. }

结果是fd（文件描述符）的值相等。这说明父子进程共享同一个文件描述符，当然文件偏移量等信息也是共享的。

fork与vfork的区别

1. fork子进程拷贝父进程的数据段(但是现在提供了写时复制技术,只有当子进程真正需要写内存时,才复制出该内存的一段副本),因此,在父进程/子进程中对全局变量所做的修改并不会影响子进程/父进程的数据内容.

vfork子进程与父进程共享数据段,因此父子进程对数据的更新是同步的；

2. fork父、子进程的执行次序是未知的,取决于操作系统的调度算法

vfork：子进程先运行，父进程后运行；

3. 如果创建子进程是为了调用exec执行一个新的程序的时候，就应该使用vfork，但是你在vfork后执行其它语句却是非常危险的，因为很容易和父进程产生冲突。

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1. #include <unistd.h>
2. #include <stdio.h>
3. int main(void)
4. {
5. pid_t pid;
6. int count = 0;
7. pid=vfork();
8. count++;
9. printf("count=%d\n",count);
10. return 0;
11. }

在学习linux进程编程的时候遇到一个问题，就是使用vfork()函数以后本以为下面会打印出1和2，但是结果却出人意料。

打印出的结果是：

count=1

count=1

Segmentation fault

出现了段错误，经过查证得知，vfork()创建子进程成功后是严禁使用return的，只能调用exit()或者exec族的函数，否则后果不可预料，在main函数里return和exit()效果一样是有前提的：没有调用vfork。

(如果return处什么都没有也会出现段错误，结果如下

count=1

count=9

Segmentation fault

)