进程状态

进程命令：

ps aux

top

kill

进程号和相关函数

pid_t

父子进程共享

共享原则: 修改前保持只读共享，修改后各自维护独立数据副本

• 初始状态: fork后父子进程共享同一地址空间，内核不立即复制整个地址空间。
• 内存映射: 通过内存映射机制，父子进程的虚拟地址指向相同的物理内存区域。
• 示例说明: 如变量

  num=10num=10num=10

  ，初始时父子进程通过相同虚拟地址访问同一物理内存。

• 触发条件: 当任一进程执行写操作时（如修改

  num=10num=10num=10

  为

  num=11num=11num=11

  ），内核才进行实际拷贝。
• 拷贝过程:
  • 父进程修改时：复制新内存区域存放

    num=11num=11num=11

    ，子进程仍指向原

    num=10num=10num=10

  • 子进程修改时：同理复制新区域存放修改值（如

    num=12num=12num=12

    ）

知识点	核心内容	考试重点/易混淆点
fork函数返回值	父进程返回子进程PID（>0），子进程返回0	区分父子进程的唯一依据是fork返回值
PCB内核区差异	父子进程的PID、PPID、信号集不同	内核区数据独立，用户区数据初始共享
写时拷贝机制	读时共享数据，写时独立拷贝	修改变量后父子进程互不影响，不能用于进程间通信
代码段执行逻辑	子进程从fork处开始执行，不重复执行上方代码	父子进程代码段相同，通过返回值判断执行分支
GDB多进程调试	默认跟踪父进程，子进程自动运行	通过set follow-fork-mode设置跟踪父/子进程
detach-on-fork参数	on：其他进程脱离GDB控制；off：其他进程挂起在fork处	off模式下可通过inferior命令切换调试进程
inferior命令	查看所有进程列表，切换调试目标进程	使用inferior 编号切换，detach inferior 编号分离进程

对比项	父进程	子进程
fork返回值	子进程PID（>0）	0
GDB默认跟踪	是（parent模式）	否（需设置child模式）
数据独立性	写时拷贝后独立	写时拷贝后独立
调试切换方式	inferior 1	inferior 2
脱离GDB控制	detach inferior 1	detach inferior 2

命令	功能	使用场景
set follow-fork-mode parent/child	设置GDB跟踪父/子进程	调试前配置
set detach-on-fork on/off	设置其他进程是否脱离GDB	多进程调试控制
info inferiors	查看所有进程列表	查看当前调试进程
inferior 编号	切换到指定进程	切换调试目标
detach inferior 编号	使指定进程脱离GDB	释放进程控制
show follow-fork-mode	查看当前跟踪模式	确认当前配置

exec函数

• 替换机制: 将当前进程的用户区数据（代码段、数据段、堆栈等）完全替换为新程序的内容，仅保留进程ID等内核区信息。
• 形象比喻: 类似"金蝉脱壳"，保持原进程外壳（进程ID等），但注入新程序"灵魂"（代码和数据）。
• 执行起点: 新程序从main函数开始执行，完全替代原程序的执行流程。

将当前进程的用户区替换成要执行的文件的用户段，并存替换的main开始执行（内核保留）

exit

exit比_exit多了两个步骤。

带来效果：exit输出world _exit不输出

原因：对于这个代码

第二个printf因为没有加\n所以会加载到缓冲区，exit会刷新缓冲区，能输出出来

带有 \n）或程序正常 return 0 退出，都会触发刷盘，把缓冲区里的 hi 打印到屏幕上。

孤儿进程

产生条件：父进程先于子进程终止

• 变化现象：
  • 父进程终止后子进程ppid变为1
  • 初始时子进程ppid为父进程pid

• 原因说明：
  • 父进程终止后内核将孤儿进程分配给init进程（pid=1）
  • init进程成为新的父进程负责资源回收

• 回收机制：
  • 避免僵尸进程产生
  • 由init进程（pid=1）负责回收孤儿进程资源

• 无害性：
  • 不会造成资源泄漏
  • 系统自动处理无需人工干预

僵尸进程

• • 产生原因:
    • 进程终止时会释放用户区数据（栈、堆等），但内核区的PCB（进程控制块）需要父进程调用wait()或waitpid()来释放
    • 当父进程未及时回收子进程资源时，子进程的PCB残留内核中形成僵尸进程
  • 特性:
    • 无法被kill -9命令终止
    • 进程状态显示为Z（Zombie）和<defunct>标记
  • 危害:
    • 占用系统进程号资源（PID有限）
    • 大量僵尸进程会导致系统无法创建新进程
  • 解决方法:
    • 父进程必须调用wait()或waitpid()回收子进程资源
    • 杀死父进程（临时方案），此时僵尸进程会被init进程（PID=1）接管并回收

wait函数

• • 僵尸进程现象：
    • 子进程结束后父进程未调用wait回收，子进程会变成僵尸进程（状态为Z+）
    • 使用ps aux命令可以查看僵尸进程
  • wait函数调用：
    • 父进程中调用wait(NULL)会阻塞等待子进程结束
    • 当有子进程结束时（可用kill -9），wait会返回该子进程的pid
    • 当所有子进程都已结束时，wait会返回-1
  • 循环回收：
    • 通常将wait放在循环中，以便回收所有子进程
    • 当wait返回-1时可以通过break退出循环
• 注意事项
  • 一次回收一个：wait函数一次只能回收一个子进程
  • 阻塞特性：默认是阻塞的，会暂停父进程执行直到有子进程结束
  • 资源回收：成功调用wait后会回收子进程资源，避免僵尸进程
  • 状态获取：可以通过wstatus参数获取子进程退出状态（演示中使用NULL表示不关心退出状态）

waitpid

• 功能相似性：两者都用于回收子进程资源
• 主要区别：
  • wait只能回收任意子进程，waitpid可指定特定子进程
  • waitpid提供更多控制选项（如WNOHANG非阻塞模式）
  • waitpid可以回收指定进程组的子进程