一、进程基础概念

程序：存放在外存中的一段代码集合，是静态文件。

进程：程序动态执行的过程，包含创建、调度、消亡完整生命周期。

程序是磁盘上的文件，进程是这个文件跑起来之后的实例。

Linux 进程常用命令

命令	作用
top	按 CPU 占用率查看进程信息，可看到 PID、PPID
ps -ef	查看进程信息
pstree	查看进程父子关系树
ps -aux	查看进程运行状态
kill -9 PID	根据 PID 强制杀死进程
killall -9 进程名	根据进程名杀死进程

前后台任务操作

1. ./a.out &：程序放到后台执行
2. jobs：查看当前终端后台任务
3. fg 编号：把后台任务调到前台运行
4. ps：查看该终端下前后台任务

进程优先级

• nice -n 优先级 进程任务：启动进程时设置优先级
• renice -n 优先级 进程PID：修改已经运行进程的优先级

PID：进程唯一 ID；

PPID：父进程 ID。

二、进程内存空间（32 位系统）

32 位操作系统下进程拥有 0‑4G 虚拟内存空间，分为文本段、数据段、系统数据段。

1. 文本段：存放程序指令
2. 数据段：字符串常量、未初始化全局 / 静态变量、初始化全局 / 静态变量
3. 系统数据段：堆区、栈区

进程内存特性

1. 每个进程拥有独立进程空间，进程之间互相隔离
2. 所有进程共享 0‑4G 虚拟内存地址空间
3. CPU 对进程分时复用，通过 MMU 内存映射单元，把虚拟地址映射到物理内存。

内存布局由低地址到高地址大致：文本段 → 数据段（.data/.bss/.rodata） → 堆区 → 栈区。

三、进程调度

多个进程需要同时运行，依靠操作系统调度算法分配 CPU 时间。

常见调度算法

1. 先来先执行，后来后执行
2. 高优先级调度算法
3. 时间片轮转调度算法：宏观并行，微观串行。CPU 分给每个进程一小段执行时间，叫做时间片
4. 多级队列反馈调度算法
5. 负载均衡调度算法

进程 7 种状态

1. 就绪态 (R)：还没被 CPU 轮到，等待调度
2. 运行态 (R)：正在被 CPU 执行
3. 可唤醒等待态 (S)：缺少资源挂起，等待期间可以被唤醒
4. 不可唤醒等待态 (D)：等待过程中不能被唤醒
5. 停止态 (T)：进程被系统暂停
6. 僵尸态 (Z)：进程代码执行完毕，但内存资源没有被回收
7. 结束态 (X)：进程结束，资源完成回收

四、进程创建相关 API

1. fork () 创建子进程

pid_t fork(void);

• 功能：创建子进程，复制父进程地址空间
• 返回值：
  • 父进程：返回子进程 PID
  • 子进程：返回0
  • 失败：返回‑1

fork 之后父子进程分开运行，拥有各自独立虚拟地址空间。

2. getpid() / getppid()

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

3. exit () 结束进程

void exit(int status);

• 功能：结束当前进程
• 注意：
  • main 函数中exit()和return效果一致
  • 普通函数内return只是结束函数；exit直接结束整个进程

五、进程消亡与僵尸进程

僵尸进程产生原因

子进程代码执行结束，但是父进程没有回收子进程资源，子进程就变成僵尸进程 (Z 状态)。

两种避免僵尸进程方案

1. 父进程先结束：子进程变成孤儿进程，会被 init 进程收养；子进程退出时 init 自动回收资源。
2. 父进程主动回收子进程：子进程退出，父进程调用回收接口释放子进程资源。

六、wait () 子进程资源回收

pid_t wait(int *wstatus);

• 功能：阻塞等待，回收子进程资源，防止僵尸进程，实现任务同步
• 参数：wstatus，保存子进程退出状态的地址
• 返回值：成功返回被回收子进程 PID；失败返回‑1

配套宏，解析 wstatus 状态：

1. WIFEXITED(wstatus)：判断子进程是否正常退出
2. WEXITSTATUS(wstatus)：获取子进程 exit 退出返回值
3. WIFSIGNALED(wstatus)：判断子进程是否被信号杀死
4. WTERMSIG(wstatus)：获取杀死进程的信号编号

wait 是阻塞函数，如果还有子进程没结束，父进程会卡在 wait 这里等待。