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进程线程的创建、退出、回收

news 来源：原创 2025/9/19 0:32:38

1. 进程相关知识点

1.1 进程创建

fork()：
- 功能：创建一个子进程。
- 返回值：
  - 父进程中返回子进程的 PID。
  - 子进程中返回 0。
  - 失败返回 -1。
- 特点：子进程是父进程的副本，拥有独立的内存空间。
vfork()：
- 功能：创建一个子进程。
- 返回值：
  - 父进程中返回子进程的 PID。
  - 子进程中返回 0。
  - 失败返回 -1。
- 特点：子进程与父进程共享内存空间，直到子进程调用 exec() 或 exit()。

1.2 进程退出

exit()：
- 功能：刷新缓存区，并让进程结束。
- 参数：status（进程结束状态）。
- 返回值：无。
_exit()：
- 功能：直接终止进程，不刷新缓存区。
- 参数：status（进程结束状态）。
- 返回值：无。

1.3 进程回收

wait()：
- 功能：回收任意一个子进程的空间。
- 参数：wstatus（存放子进程结束状态的指针）。
- 返回值：
  - 成功返回回收到的子进程的 PID。
  - 失败返回 -1。
- 特点：阻塞调用，直到子进程结束。
waitpid()：
- 功能：回收指定的子进程的空间。
- 参数：
  - pid：要回收的子进程的 PID（-1 表示任意子进程）。
  - wstatus：存放子进程结束状态的指针。
  - options：回收选项（如 WNOHANG 表示非阻塞）。
- 返回值：
  - 成功返回回收到的子进程的 PID。
  - 失败返回 -1。
  - 没有回收到子进程返回 0。
状态检查宏：
- WIFEXITED(wstatus)：检查子进程是否正常结束。
- WEXITSTATUS(wstatus)：获取子进程的退出状态。
- WIFSIGNALED(wstatus)：检查子进程是否被信号终止。
- WTERMSIG(wstatus)：获取终止子进程的信号编号。

1.4 进程执行新程序

exec 函数族：
- 功能：在当前进程空间中执行新的程序。
- 常见函数：
  - execl()：参数以列表形式传递。
  - execlp()：在环境变量 $PATH 中查找文件。
  - execv()：参数以指针数组形式传递。
  - execvp()：在环境变量 $PATH 中查找文件。
  - execle() 和 execvpe()：支持自定义环境变量。
- 特点：不创建新进程，直接替换当前进程的代码。

2. 线程相关知识点

2.1 线程创建

pthread_create()：
- 功能：在调用函数的进程中创建一个线程。
- 参数：
  - thread：存放线程 ID 的指针。
  - attr：线程属性（可选）。
  - start_routine：线程函数的入口。
  - arg：传递给线程函数的参数。
- 返回值：
  - 成功返回 0。
  - 失败返回错误码。

2.2 线程退出

pthread_exit()：
- 功能：线程退出。
- 参数：retval（线程退出的值）。
- 返回值：无。

2.3 线程回收

pthread_join()：
- 功能：回收线程空间。
- 参数：
  - thread：要回收的线程的 ID。
  - retval：存放线程结束状态的指针。
- 返回值：
  - 成功返回 0。
  - 失败返回错误码。
- 特点：阻塞调用，直到线程结束。

3. 进程与线程的区别

3.1 进程

定义：程序动态执行的过程，包括创建、调度和消亡。
特点：
- 是操作系统资源分配的最小单元。
- 包括文本段、数据段、系统数据段等。
- 进程切换需要映射到不同的物理地址空间，资源开销较大。

3.2 线程

定义：线程是一个轻量级的进程。
特点：
- 是 CPU 任务调度的最小单元。
- 线程位于进程空间内部，共享进程的文本段、数据段和堆区。
- 线程切换在进程空间内部完成，资源开销较小。

3.3 区别

执行效率：
- 多线程 > 多进程。
- 线程切换在进程空间内部完成，资源开销小。
通信实现：
- 多线程 > 多进程。
- 线程共享进程空间，通信更方便。
通信机制复杂程度：
- 多进程 > 多线程。
- 线程操作全局变量可能引入资源竞争，需要加锁。
安全性：
- 多进程 > 多线程。
- 线程异常崩溃可能导致整个进程崩溃。

4. 僵尸进程

定义：子进程已经结束，但父进程尚未读取子进程的状态信息时，子进程的状态信息仍然保留在系统中。
产生原因：父进程没有及时调用 wait() 或 waitpid() 回收子进程。
避免方法：
- 父进程及时调用 wait() 或 waitpid()。
- 使用信号处理函数（如 SIGCHLD）自动回收子进程。

5. 线程空间划分

栈区：每个线程独立拥有栈空间（默认 8MB）。
共享区：文本段、数据段、堆区与进程及进程内的其他线程共享。

6. 进程状态

运行态：正在运行或等待运行。
就绪态：准备好运行，但等待 CPU 调度。
阻塞态：等待某些事件（如 I/O 操作）完成。
终止态：进程结束，等待回收。

7. 进程调度算法

常见算法：
- 先来先服务（FCFS）。
- 短作业优先（SJF）。
- 时间片轮转（RR）。
- 优先级调度。
- 多级反馈队列调度。

8. 常见命令

ps：显示当前系统中的进程信息。
top：实时显示系统中占用资源最多的进程。
kill：发送信号给进程（如终止进程）。
nice：设置进程的优先级。

9. 线程相关函数

pthread_create()：创建线程。
pthread_exit()：线程退出。
pthread_join()：回收线程空间。
pthread_detach()：分离线程，使其结束后自动释放资源。

10. 多进程 vs 多线程

执行效率：多线程 > 多进程。
通信实现：多线程 > 多进程。
通信机制复杂程度：多进程 > 多线程。
安全性：多进程 > 多线程。

进程线程的创建、退出、回收

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