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【Linux】进程概念

news 来源：原创 2025/9/16 4:20:24

一、进程概念

（一）什么是进程

结论：进程=PCB（内核数据结构）+代码和数据

我们的代码经过编译链接生成可执行程序（代码和数据），这个可执行程序存放在磁盘中，要使其运行起来必须加载到内存中由CPU调度。

内存只有一个但可执行程序可能有多个，加载到内存遵循先描述再组织，内存收到可执行程序时会为每个程序自动创建一个struct pcb数据结构，把这个可执行程序的内部属性（变量、函数）描述起来，也就是获取其数据，在每个结构体内定义一个指针指向下一个可执行程序的结构体，这样就形成一个链表，对进程的管理就转换为对链表的增删查改。而struct pcb称为进程控制块！！

操作系统对进程管理方法：先描述再组织，进程=PCB（内核数据结构）+代码和数据，具体Linux下的进程控制块叫：struct task_struct；进程排队本质是让PCB节点排队。

（二）描述进程-PCB

思路：整个进程最主要的就是PCB，学习进程从了解PCB开始

上面讲到进程信息被放在一个叫进程控制块的数据结构中，接下来就来聊聊CPU中这个数据结构task_ struct的细节。

（1）task_ struct的组成

1. 标识符：进程的id，描述本进程的唯一标识符

2. 状态：描述进程目前处于那种状态（任务状态，退出代码，退出信号等）比如你有学习状态、游戏状态

3. 优先级：进程多了需要区分谁先被调度

4. 程序计数器：存放程序中即将被执⾏的下⼀条指令的地址。

5. 内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针

6. 上下文数据：进程执行时CPU寄存器中存储的临时数据

1.1 细节详解（4/5/6）

程序计数器、内存指针：

进程被CPU调度时，CPU内会产生程序计数器和内存指针。CPU其实是很笨的你给什么它就执行什么，这时CPU要执行进程就会问内存指针：我要从该进程的哪里开始执行啊？内存指针就会问程序计数器：CPU要执行了，告诉我要执行的代码地址；这时程序计数器就会把它存的指令地址给内存指针，然后自动加到下一条要执行指令地址，这样CPU就知道从哪里开始执行了。

1.2 上下文数据：

一个进程可能被长时间运行，运行时CPU内会产生寄存器（寄存器是硬件）这些寄存器存放当前进程的执行指令、变量、返回值、栈顶、栈底等。寄存器在CPU内只有一套，进程关心的永远是寄存器里面的内容，因为内容是进程自己的数据！！！称为进程的硬件上下文！！

进程在执行的时候是要被切换和调度的，当进程被切走后它会把自己的上下文数据保存在PCB带走，等再次被调度时再把数据放回去寄存器中，从上次没执行完的地方开始继续执行。

（2）查看进程

输入指令：/proc

补充知识：当前路径

如果用fopen打开一个不存在的文件夹，默认会在当前路径下新建。

什么是当前路径？

可执行程序二进制文件所在处就是当前路径！进程启动后PCB会自动记录下自己的cwd（当前路径），所以创建文件时，操作系统默认是在当前路径后加上要创建的文件名。

二、fork创建进程

思路：了解进程的id—>父进程id—>bash如何创建子进程—>通过fork—>fork介绍

（一）bash概念

每个进程都有自己唯一标识id，可以通过getpid()获取到进程id，进程在创建时也一定有自己的父进程id，通过getppid()获取到父进程id。getpid()和getppid()是两个函数接口，通过调用获取到task_ struct里面的id数据。

Linux系统中一个进程可以直接创建个子进程，子进程的task_ struct除了记录自己id外还要记录父进程id。所以：Linux系统增多进程是通过父进程创建子进程的方式让Linux系统中的进程变多。

我们在命令行启动我们程序时它的父进程全部是bash，每启动一个进程都是bash创建的子进程来执行我们的代码。

（二）如何创建子进程

在bash中创建子进程通过fork命令，也就是说子进程都是bash通过fork创建出来的。而bash是一个父进程，当它执行fork()时会自动分成两个分支！！！

以下是fork创建子进程代码：

从上图可以验证：bash通过fork创建出一个个子进程！！

也许大家会有疑问执行完fork有两个输出，两个返回值，一个函数为什么两个返回值？

可以去查一下fork的返回值，会发现fork成功后，父进程返回子进程id，子进程返回0。

（1）fork返回值为什么是这样的？

每子进程都由父进程创建，对与父进程来说它有多个孩子，要找其中一个不好找，所以返回子进程id父进程才能找到孩子，而每个孩子都唯一只有一个父进程getppid就行。

（2）一个函数为什么有两个返回值？

在Linux中创建一个新的子进程不是那么简单的，被创建的进程必须包含内核数据结构（task_ struct）和代码数据结构。fork创建的子进程默认共享父进程的代码和数据，子进程的task_ struct也以父进程为模版初始化，可能根据需要，继承下来后做部分改动成为自己新的task_ struct。所以当两个运行完之后各自返回也就有两个返回值了。

希望利己同时也利你，感谢观看！

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