进程概念
在大部分教材中，它们如下描述进程：
正在运行的程序就是进程
以上描述并没有错误，但是有点过于笼统了，现在我们要深入Linux底层看一看程序是如何被管理的，进而更加全面地了解什么是进程。
在Linux中，我们可以一次运行多个程序，既然操作系统要给我们运行程序，那么操作系统就要得到该程序代码和数据。也就是说执行进程的时候，要把数据和代码段加载到内存中。
而操作系统中往往不止一个进程，比如你可以在Windows中打开QQ，微信，浏览器等等，它们同时运行。因此操作系统要一次性管理多个进程，也就是会有多个程序加载到内存中。
那么操作系统要如何管理这些进程呢？答案是先描述，再组织，也就是先用结构体把各个进程描述出来，比如这个进程的状态，优先级等等。然后再用数据结构把这些进程组织起来。
这个描述进程的结构体叫做PCB，再具体一点，在Linux源码中，PCB的结构体名为task_struct。
进程是可以排队的，在一个时间片里面，轮到哪一个进程，就运行哪一个进程，那么进程就要排好队，让操作系统一个一个的去运行。难道我们是让程序亲自去排队吗？这当然不是，我们已经用PCB把进程描述了出来，后续只需要让PCB这个结构体去排队即可。
在Linux中，有一个运行队列，其是一个链表，然后把PCB一个接一个地连入链表中，操作系统只需要遍历链表，遍历到谁就运行该PCB对应的可执行程序。当谁运行完了，就把谁的PCB移出队列，谁想要被执行，就把谁的PCB移入队列。
因此进程排队，本质上不是进程在排队，而是进程的PCB在排队。
而进程的管理行为，就是先用PCB结构体来描述进程，然后用数据结构链表来组织各个PCB。
那么我们再来描述什么是进程：
进程 = 可执行程序 + PCB
而操作系统中一切管理进程的行为，本质都是管理进程的PCB。
我们再来简单讲解一下PCB，也就是task_struct中最常用的成员：
- 标示符： 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程
- 状态：任务状态，退出代码，退出信号等
- 优先级：相对于其他进程的优先级
- 程序计数器： 程序中即将被执行的下一条指令的地址
- 内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
- 上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据
- I／O状态信息：包括显示的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表
- 记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等
比如说内存指针，其用于标识代码执行到哪一个语句，在下次运行程序时，就可以直接继续运行。
再比如记账信息，其存储着该进程总共占用了多久的CPU，这样操作系统就可以更好的决策，防止一个进程过久占用资源。
查看进程
我们可以通过指令ps ajx或者ps aux来查看当前的所有进程：
当然这会造成大量刷屏，一般来说，我们会选择配合grep来进行查找。
在上图中，第二栏 PID代表进程的唯一标识符
现在我们有一个自己写的程序test.exe，其内部是一个死循环，让其一直运行：
int main() { while(1) { sleep(1); } }
我们运行后，用指令ps ajx | grep test.exe：
此时进程test.exe可以被查看到了，其PID为31390。不过我们这里出现了两个进程，第二个进程其实是grep指令，因为我们向grep中写入了test.exe字符串，因此查找进程的时候，也可以查找到grep自己。
我们不仅仅可以通过ps ajx查找来获得进程的PID，函数getpid也可以获得当前进程的PID。
getpid被包含在头文件<unistd.h>中，其返回值为pid_t类型，本质上是一个int类型。这个pid_t类型包含在<sys/types.h>中。
比如test.c中有以下代码：
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { pid_t id = getpid(); while(1) { sleep(1); printf("pid = %d\n", id); } }
编译后执行进程test.exe，代码就开始输出了：
此时我们也可以通过ps ajx指令来查看这个PID，ps ajx | head -1 && ps ajx | grep 20759：
可以看到，我们确实可以查到PID为20759的进程，并且COMMAND属性为./test.exe，意思就是我们通过指令./test.exe执行了该进程。
父子进程
在Linux中，每个进程都有它的父进程，ps ajx的第一栏PPID就是父进程的PID，比如刚刚图片中，./test.exe的父进程就是20689：
函数getppid可以获取父进程的PID，其包含在<unistd.h>头文件中，返回值类型也是pid_t。
现在在test.c中写入以下代码：
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { pid_t pid = getpid(); pid_t ppid = getppid(); while(1) { printf("ppid = %d,pid = %d\n", ppid, pid); sleep(1); } }
编译后执行test.exe，输出结果为：
可知其父进程的PID为20689，我们现在通过指令ps ajx来查询一下20689：
其中PID为20689的进程为bash进程，这里要提出一个重要概念：
一切在命令行调用的进程，都是bash的子进程
/proc
proc全称process，也就是进程的英文名，其处于根目录下，内部存储各个进程的相关信息，并且每个进程以PID作为目录名，将所有信息整合到对应的目录中。
先简单查看一下proc目录下面有什么，ls /proc：
在我的xshell中，蓝色的文件代表目录，可以看出/proc内部大部分是以数字命名的目录，这个数字代表进程对应的PID，刚刚查看到bash进程的PID为20689，那我们就看看/proc/20689目录下面有什么：
可以看到其内部存放了很多描述性质的文件。我这里列举两个重要的：
cwd：代表该进程的当前工作目录
上图就指明了，bash进程当前的工作目录为/home/box-he/CSDN/process/conception
exe：代表该进程对应的可执行文件的路径此处
bash进程对应的可执行文件就是/usr/bin/bash
fork
fork函数可以用于在程序内部创建子进程，其包含在头文件<unistd.h>中，直接调用fork()就可以创建子进程了。
示例代码：
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { printf("before: ppid = %d,pid = %d\n", getppid(), getpid()); fork(); printf("after: ppid = %d,pid = %d\n", getppid(), getpid()); return 0; }
以上代码中，我们在fork前输出了一个before以及进程的PID和PPID。在fork后，又输出了after以及进程的PID和PPID。
运行结果：
可以看到，我们的before输出了一次，也就是我们调用的进程./test.exe输出的，而after输出了两次，但是我们只有一个after语句，说明有两个不同的进程执行了这个语句，也就是fork成功创建了一个进程。
对于第一条语句before，毫无疑问这是进程./test.exe，PID为22840，PPID为20689也就是bash。
第二条语句after，其PID和PPID都和./test.exe一致，说明这个语句也是原先的./test.exe输出的。
第三条语句after，其PID为22842，没有出现过，说明这个是通过fork创建出来的进程，其PPID为22840，也就是./test.exe，说明fork创建出来的进程，是原先进程的子进程。
以上示例可以总结为：
fork之后，会出现两个进程
- 一个是原先的进程
- 另外一个是通过
fork创建的进程
- 新创建的进程，是原先进程的子进程
fork函数也是有返回值的，其返回规则如下：
- 对于父进程，返回值为新的进程的
PID- 对于子进程，返回值为
0
此时我们就可以根据fork的返回值，来判断父子进程了：
代码示例：
#include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> int main() { pid_t id = fork(); if(id == 0) { printf("child: ppid = %d,pid = %d\n", getppid(), getpid()); } else { printf("father: ppid = %d,pid = %d\n", getppid(), getpid()); } return 0; }
输出结果：
子进程输出了child:开头的语句，父进程输出了father:开头的语句。
我们确实通过这样的分支语句，利用父子进程的fork返回值不同的特性，完成了父子进程输出不同的代码。
其实fork创建子进程的时候，是以父进程为模板的，子进程会继承父进程的PCB，然后把PCB内部需要修改的地方改为自己的，比如PID，PPID是不同的。
子进程还和父进程共用代码段，因为两者的代码逻辑是一样的。比如说刚才的示例中，父子进程都要执行if-else的判断，两者都共用这一段代码。
但是两者的数据不一定相同，一开始父子进程共用一段数据，一旦父子进程有一方要对数据进行修改，那么就发生写时拷贝，此时数据就互不影响了。如果某个数据从头到尾都没有被修改，那么这个数据从头到尾都被父子进程共享，不会额外开辟内存。
我们在一开始讲过，PCB内部有一个叫做内存指针的成员，如果不记得了，复习一下：
- 内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
其可以标识当前代码执行到了哪里，那么在父进程执行到fork的时候，此时就要开始创建子进程了，子进程会继承父进程的PCB。
由于父进程此时执行到fork，那么内存指针就指向fork这个语句，因此子进程继承的内存指针也指向fork，所以子进程是从fork开始往后执行的。
那么下一个问题就是：fork函数是如何做到，一个函数返回两个值的呢？
回答这个问题之前，我先反问你一个问题，创建子进程是在什么时候创建的？
你也许会回答，就是fork的时候创建的，但是深究一下，你就会发现，一定是在fork函数内部创建的子进程。这个内部很关键，也就是说在fork函数还没有return返回的时候，就已经是两个进程了。
于是两个进程共用这个fork的代码，但是两个进程的数据不一样，所以其实pid_t id = fork();这个过程中，父子进程分别return了一次。所以本质上不是fork函数返回了两个值，而是同一段return代码，被父子进程分别调用了。
