一、进程的概念

什么是进程？进程这个概念是针对系统而不是针对程序员的，对程序员来说，我们面对的概念是程序，当输入指令执行一个程序的时候，对系统而言，它将启动一个进程。

进程就是正在内存中运行中的程序，Linux下一个进程在内存里有三部分的数据，就是“代码段”、”堆栈段”和”数据段”。”代码段”，顾名思义，就是存放了程序代码。“堆栈段”存放的就是程序的返回地址、程序的参数以及程序的局部变量。而“数据段”则存放程序的全局变量，常数以及动态数据分配的数据空间（比如用new函数分配的空间）。

系统如果同时运行多个相同的程序，它们的“代码段”是相同的，“堆栈段”和“数据段”是不同的（相同的程序，处理的数据不同）。

二、进程的编号

1、查看进程

ps 查看当前终端的进程。

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ps -ef 查看系统全部的进程。

ps -ef |more 查看系统全部的进程，结果分页显示。

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UID ：启动进程的操作系统用户。

PID ：进程编号。

PPID ：进程的父进程的编号。

C ：CPU使用的资源百分比。

STIME ：进程启动时间。

TTY ：进程所属的终端。

TIME ：使用掉的CPU时间。

CMD ：执行的是什么指令。

ps -ef |grep book查看系统全部的进程，然后从结果集中过滤出包含“book”单词的记录。程序员用得最多的指令就是这个了。

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2、getpid库函数

getpid库函数的功能是获取本程序运行时进程的编号。

函数声明：

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pid_t getpid();

函数没有参数，返回值是进程的编号，pid_t就是typedef int pid_t。

示例（book251.cpp）

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/*
 * 程序名：book251.cpp，此程序用于演示获取程序运行时的进程编号
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
  printf("本程序的进程编号是：%d\n",getpid());
  sleep(30);    // 是为了方便查看进程在shell下用ps -ef|grep book251查看本进程的编号。
}

运行效果

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在book251运行时，切换到其它的窗口，执行ps -ef|grep book251可以查看进程，如下。

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注意两个细节：

1）进程的编号是系统动态分配的，相同的程序在不同的时间执行，进程的编号是不同的。

2）进程的编号会循环使用，但是，在同一时间，进程的编号是唯一的，也就是说，不管任何时间，系统不可能存在两个编号相同的进程。

三、多进程

fork在英文中是“分叉”的意思。为什么取这个名字呢？因为一个进程在运行中，如果使用了fork函数，就产生了另一个进程，于是进程就“分叉”了，所以这个名字取得很形象。下面就看看如何具体使用fork函数，这段程序演示了使用fork的基本框架。

函数声明：

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pid_t fork();

fork函数用于产生一个新的进程，函数返回值pid_t是一个整数，在父进程中，返回值是子进程编号，在子进程中，返回值是0。

示例（book252.cpp）

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/*
 * 程序名：book252.cpp，此程序用于演示用fork生成一个子进程。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
  printf("本程序的进程编号是：%d\n",getpid());

  int ipid=fork();

  sleep(1);       // sleep等待进程的生成。

  printf("pid=%d\n",ipid);

  if (ipid!=0) printf("父进程编号是：%d\n",getpid());
  else printf("子进程编号是：%d\n",getpid());

  sleep(30);    // 是为了方便查看进程在shell下用ps -ef|grep book252查看本进程的编号。
}

运行效果

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查看进程情况，出现了两个book进程。

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初学者可能用点接受不了现实。

1）一个函数（fork）返回了两个值？

2）if和else中的代码能同时被执行？

那么调用这个fork函数时发生了什么呢？fork函数创建了一个新的进程，新进程（子进程）与原有的进程（父进程）一模一样。子进程和父进程使用相同的代码段；子进程拷贝了父进程的堆栈段和数据段。子进程一旦开始运行，它复制了父进程的一切数据，然后各自运行，相互之间没有影响。

fork函数对返回值做了特别的处理，调用fork函数之后，在子程序中fork的返回值是0，在父进程中fork的返回值仍是原进程的编号，程序员可以通过fork的返回值来区分父进程和子进程，然后再执行不同的代码。

示例（book253.cpp）

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/*
 * 程序名：book253.cpp，此程序用于演示用fork生成一个子进程后，父子进程进入不同的流程。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

void fatchfunc()  // 父进程流程的主函数
{
  printf("我是老子，我喜欢孩子他娘。\n");
}

void childfunc()  // 子进程流程的主函数
{
  printf("我是儿子，我喜欢西施。\n");
}

int main()
{
  if (fork()>0) { printf("这是父进程，将调用fatchfunc()。\n"); fatchfunc();}
  else { printf("这是子进程，将调用childfunc()。\n");  childfunc();}

  sleep(1); printf("父子进程执行完自己的函数后都来这里。\n"); sleep(1);
}

运行效果

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在上文上已提到过，子进程拷贝了父进程的堆栈段和数据段，也就是说，在父进程中定义的变量子进程中会复制一个副本，fork之后，子进程对变量的操作不会影响交父进程，父进程对变量的操作也不会影响子进程。

示例（book254.cpp）

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/*
 * 程序名：book254.cpp，此程序用于演示用fork之后的父子进程在内存中是独立的数据空间。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int ii=10;

int main()
{
  int jj=20;

  if (fork()>0) 
  { 
    ii=11;jj=21; sleep(1);  printf("父进程：ii=%d,jj=%d\n",ii,jj);
  }
  else
  { 
    ii=12;jj=22; sleep(1);  printf("子进程：ii=%d,jj=%d\n",ii,jj);
  }
}

运行效果

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四、课后作业

1）编写一个多进程程序，验证子进程是复制父进程的内存变量，还是父子进程共享内存变量？

2）编写一个示例程序，由父进程生成10个子进程，在子进程中显示它是第几个子进程和子进程本身的进程编号。

3）编写示例程序，由父进程生成子进程，子进程再生成孙进程，共生成第10代进程，在各级子进程中显示它是第几代子进程和子进程本身的进程编号。

4）利用尽可能少的代码快速fork出更多的进程，试试看能不能把linux系统搞死。

5）ps -ef |grep book251命令是ps和grep两个系统命令的组合，各位查一下资料，了解一下grep命令的功能，对程序员来，grep是经常用到的命令。

五、版权声明

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来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
作者：码农有道