Linux进程控制：PCB、fork/vfork、wait系列及exec函数

本文主要介绍了Linux操作系统中的进程概念，特别是进程控制块（PCB）、task_struct结构体，以及进程创建的机制，包括fork()和vfork()函数，还有等待子进程结束的wait()和waitpid()函数，以及进程的退出方式exit()和_exit()。此外，还提及了exec函数族在进程替换中的作用和环境变量的相关知识。 在Linux系统中，进程是操作系统调度的基本单位，其核心信息存储在进程控制块（PCB，Process Control Block）中，Linux下的PCB表现为task_struct结构体。这个结构体包含了进程的标识符（如PID）、状态（运行、阻塞、就绪等）、优先级、程序计数器（指向将要执行的指令地址）、内存指针、上下文数据（包括寄存器信息）、I/O状态信息以及会计信息（如处理器使用时间）等。 进程创建主要通过fork()函数实现，它创建一个与父进程几乎完全相同的子进程。当fork()成功时，它在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。子进程继承了父进程的大部分资源，但拥有独立的进程ID和计时器。vfork()函数则更加特殊，它会立即返回，子进程直接使用父进程的内存空间，直到调用exec()系列函数或者exit()。 wait()和waitpid()函数用于父进程等待子进程结束。wait()函数会阻塞父进程，直到任何子进程结束，而waitpid()允许指定等待特定的子进程。这两个函数返回值包含了子进程的退出状态和信号信息。 进程退出通常由exit()或_exit()完成。exit()会清理子进程打开的文件描述符，执行清理操作（如析构函数），然后结束进程。_exit()则是直接终止进程，不执行任何清理工作。 exec函数族（如execl(), execle(), execlp(), execv(), execve()等）用于在当前进程中替换程序映像，加载新的程序并执行。它们允许程序在运行时改变自己的内容，执行新的程序，而不创建新进程。 环境变量在Linux中扮演着传递信息的角色，它们是全局变量，可供所有进程共享。可以通过putenv()设置环境变量，getenv()获取环境变量，而environ全局变量则包含了当前进程的所有环境变量。 总结来说，了解这些知识点对于理解和操作Linux系统进程至关重要，无论是开发系统级程序还是进行系统管理，这些基础概念都是必不可少的。