一、进程基础概念

1. 程序与进程区别

• 程序：存放在磁盘（外存）上的可执行文件，属于静态文件。
• 进程：程序的一次动态执行实例，操作系统把程序加载到内存运行，拥有创建、调度、消亡完整生命周期。

同一个程序可以多次运行，生成多个相互独立的进程。

2. 进程常用 shell 命令

表格

命令	作用
ps -ef	查看全量进程信息，展示 PID、PPID
ps -aux	查看进程 CPU、内存占用情况
pstree	查看进程树，观察父子进程关系
top	实时查看进程资源占用
kill -9 pid	强制杀死指定 PID 进程
killall -9 程序名	杀死该程序产生的全部进程
./a.out &	将程序放到后台运行
jobs	查看当前终端的后台任务
fg 编号	把后台任务切换到前台执行

• PID：进程 ID，操作系统分配，每个进程唯一标识。
• PPID：父进程 ID，代表创建当前进程的父进程 PID。

3. 进程内存布局

进程被操作系统加载到内存，内存分为 5 大区域：

1. 文本段 (.text)：存放程序二进制代码、指令，只读。
2. 数据段 (.data)：已经初始化的全局变量、static 静态变量。
3. bss 段：未初始化全局 / 静态变量，程序启动自动置 0。
4. 栈 (stack)：局部变量、函数形参、函数调用栈帧；函数退出自动回收；空间小，由系统自动管理。
5. 堆 (heap)：malloc / calloc / realloc手动申请，必须free手动释放；空间大，使用不当容易产生内存泄漏。

重点记忆：局部变量存放在栈；全局 /static 变量存放在数据段 /bss；malloc 申请的内存全部在堆区。

4. 获取自身 PID、PPID 系统调用

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t getpid(void);   // 获取自己进程PID
pid_t getppid(void);  // 获取父进程PID

二、fork () 创建子进程（重中之重）

函数原型

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

返回值规则（fork 最核心：一次调用，两次返回）

1. -1：fork 失败，子进程创建失败。
2. 0：当前代码运行在子进程中。
3. >0：当前代码运行在父进程中，返回值就是新创建子进程的 PID。

💡核心原理：fork 之后子进程复制父进程的代码、数据、堆、栈、文件描述符；采用写时复制机制，只有内存发生修改的时候，才会真正拷贝物理内存，提升效率。

示例代码：1 父 1 子

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(-1 == pid)
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    if(0 == pid)
    {
        //子进程执行分支
        printf("子进程: pid=%d, ppid=%d\n",getpid(),getppid());
    }
    else
    {
        //父进程执行分支
        printf("父进程: pid=%d, 子pid=%d\n",getpid(),pid);
    }
    return 0;
}

经典坑点：连续两次 fork

pid1 = fork();
pid2 = fork();

执行两次 fork，一共产生 2^2 = 4 个进程！ 父进程创建子 1；父、子 1 都会继续执行第二个 fork，分别再生子 2、子 3。 如果只想实现1 个父进程创建 2 个子进程：子进程内部必须exit(0)或者return 0，阻止子进程继续向下执行第二个 fork。

子进程退出方式

1. exit(0)：任意函数内结束进程；0 代表正常退出，非 0 代表异常退出。
2. _exit()：纯系统调用，直接退出，不会刷新 IO 缓冲区。
3. return 0;：只在 main 函数中等价于 exit (0)；普通函数里面 return 只是函数返回，不会结束进程。

❗注意：break只能跳出循环 /switch，不能结束进程，不能用来代替 exit。

三、进程回收 wait /waitpid

• 僵尸进程 (Zombie)：子进程先退出，父进程没有调用接口回收子进程资源，子进程 PCB 控制块残留在内核。
• 孤儿进程：父进程先退出，子进程失去父进程，会被系统init/systemd进程收养。

1.wait()

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *wstatus);

• 阻塞等待任意一个子进程结束；获取子进程退出状态，释放子进程 PCB 资源，消除僵尸进程。
• 返回值：成功返回退出子进程 PID；失败返回‑1。
• 参数 wstatus：传出参数，保存子进程退出状态，可以配合宏解析：
  • WIFEXITED(status)：子进程正常退出则为真
  • WEXITSTATUS(status)：拿到子进程 exit 传递的返回值

2.waitpid ()（实际开发优先使用，可以设置非阻塞）

pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);

pid 参数：

• pid>0：等待指定 PID 的子进程
• pid=-1：等待任意子进程，效果等价 wait

options 选项：

• 0：阻塞模式
• WNOHANG：非阻塞，没有子进程结束立刻返回 0，不会卡住父进程。

项目中优先使用 waitpid + WNOHANG，避免父进程被无限阻塞。