深入理解Unix/Linux系统中的进程概念及其管理

在Unix/Linux操作系统中，进程是程序执行时的一个具体实例，每个进程都有其独特的生命周期和特性。本文将探讨进程的基本概念，如父子进程关系、孤儿进程和僵尸进程，并重点关注进程创建的关键API——fork()函数。

进程概览：

进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，每个进程都拥有一个全局唯一的进程标识符（Process ID，简称PID）。当一个进程结束并被系统回收后，其PID可被重新分配给新的进程，遵循内核的延迟重用算法以避免PID冲突。

父子进程关系：

在Unix/Linux系统中，进程之间存在着明确的父子关系。通过调用fork()系统调用，一个父进程可以创建一个新的子进程。子进程继承了父进程的大部分属性，例如环境变量和打开的文件描述符等。值得注意的是，子进程的PPID（父进程ID）字段记录着父进程的PID。

特殊情况进程：

孤儿进程：当父进程在其子进程之前终止时，子进程会变成孤儿进程，此时操作系统会自动将其“领养”给init进程（PID为1的特殊进程），使孤儿进程得以正常完成生命周期。
僵尸进程：若子进程比父进程先结束，而父进程未正确处理子进程的终止状态（通过wait()或waitpid()等函数获取），子进程的状态信息就会滞留在系统中，形成僵尸进程。僵尸进程虽不占用CPU资源，但其在进程表中的条目仍会消耗一定的内存资源，因此设计良好的程序应当及时清理僵尸进程。

进程创建：

fork()函数详解 fork()系统调用用于创建一个与调用进程几乎完全相同的子进程。调用成功后，它会在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0；若调用失败，则返回-1。子进程虽然是父进程的一个“复制品”，但在内存布局上有所不同：它们共用代码区域，但数据、堆栈和其他私有空间则被复制并映射到独立的物理内存区域

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

int main(void){
    printf("%d进程：创建子进程\n",getpid());
    pid_t pid = fork();
    switch (pid){
        case -1:
            perror("fork() failed");
            return -1;
        case 0:
            printf("子进程pid: %d\n",getpid());
            printf("父进程pid: %d\n",getppid());
            break;
        default:
            printf("父进程（PID: %d），子进程PID: %d\n", getpid(), pid);
            // 这里添加父进程需要执行的代码
            break;
    }
    
    return 0;


}