Linux 进程管理：fork、exec、wait 与进程间通信

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) {
        perror("fork failed");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程：fork 返回 0
        printf("Child: PID=%d, Parent PID=%d\n", getpid(), getppid());
    } else {
        // 父进程：fork 返回子进程的 PID
        printf("Parent: PID=%d, Child PID=%d\n", getpid(), pid);
        wait(NULL);  // 等待子进程结束
    }
    return 0;
}

// pthread_create 底层调用 clone()
clone(fn, child_stack, flags, arg);

// execvp 示例：在子进程中运行 ls
if (fork() == 0) {
    char* args[] = {"ls", "-la", "/proc", NULL};
    execvp("ls", args);
    // 如果 exec 成功，不会执行到这里
    perror("execvp failed");
    exit(1);
}
wait(NULL);

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
    // 子进程：立即 exec 替换为新程序
    execlp("python3", "python3", "script.py", NULL);
    _exit(127);  // exec 失败时退出（避免 flush 缓冲区）
} else if (pid > 0) {
    int status;
    waitpid(pid, &status, 0);
    if (WIFEXITED(status)) {
        printf("Child exited with code %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
}

# 查看僵尸进程
ps aux | grep 'Z'          # STAT 列显示 Z+
# 或查看 /proc
ls /proc/[pid]/stat        # 第三列为 Z 表示僵尸

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);                    // 阻塞等待任意子进程
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);  // 更精细控制

if (WIFEXITED(status)) {
    int code = WEXITSTATUS(status);   // 正常退出码 (0-255)
} else if (WIFSIGNALED(status)) {
    int sig = WTERMSIG(status);       // 终止信号 (SIGKILL, SIGSEGV 等)
} else if (WIFSTOPPED(status)) {
    int sig = WSTOPSIG(status);       // 暂停信号
}

// SIGCHLD 信号处理：非阻塞收割所有子进程
void sigchld_handler(int sig) {
    int saved_errno = errno;
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0) {
        // 收割所有已结束的子进程
    }
    errno = saved_errno;
}

// 注册
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = sigchld_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = SA_RESTART;
sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);

int pipefd[2];
pipe(pipefd);  // pipefd[0] = 读端, pipefd[1] = 写端

if (fork() == 0) {
    close(pipefd[0]);  // 子进程：关闭读端
    dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO);  // stdout 重定向到管道
    execlp("ls", "ls", "-la", NULL);
} else {
    close(pipefd[1]);  // 父进程：关闭写端
    char buf[4096];
    int n = read(pipefd[0], buf, sizeof(buf));
    printf("Output: %.*s\n", n, buf);
    wait(NULL);
}

// 创建 FIFO
mkfifo("/tmp/myfifo", 0666);

// 写端
int fd = open("/tmp/myfifo", O_WRONLY);
write(fd, "hello", 5);

// 读端（另一个进程）
int fd = open("/tmp/myfifo", O_RDONLY);
read(fd, buf, sizeof(buf));

#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <semaphore.h>

const char* SHM_NAME = "/my_shm";
const char* SEM_NAME = "/my_sem";

// 创建共享内存对象
int shm_fd = shm_open(SHM_NAME, O_CREAT | O_RDWR, 0666);
ftruncate(shm_fd, 4096);

// 映射到进程地址空间
void* ptr = mmap(0, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shm_fd, 0);

// 创建信号量用于同步
sem_t* sem = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0666, 1);

// 使用
sem_wait(sem);           // P 操作（进入临界区）
sprintf((char*)ptr, "Shared data: %d", getpid());
sem_post(sem);           // V 操作（退出临界区）

// 清理
sem_close(sem);
sem_unlink(SEM_NAME);
munmap(ptr, 4096);
shm_unlink(SHM_NAME);

// 服务器端
int fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_un addr = { .sun_family = AF_UNIX };
strcpy(addr.sun_path, "/tmp/uds_socket");

bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
listen(fd, 5);
int client = accept(fd, NULL, NULL);
read(client, buf, sizeof(buf));

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

void daemonize() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) exit(1);
    if (pid > 0) exit(0);   // 父进程退出，子进程被 init 收养

    setsid();               // 创建新会话，脱离控制终端

    // 可选：第二次 fork 防止获取控制终端
    pid = fork();
    if (pid > 0) exit(0);

    chdir("/");             // 切换到根目录
    umask(0);               // 清除文件掩码

    // 重定向标准 IO 到 /dev/null
    int nullfd = open("/dev/null", O_RDWR);
    dup2(nullfd, STDIN_FILENO);
    dup2(nullfd, STDOUT_FILENO);
    dup2(nullfd, STDERR_FILENO);
    close(nullfd);
}

# /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
Description=My Application

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/myapp
Restart=always
User=appuser

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# 进程基本信息
cat /proc/[pid]/status          # PID, PPID, 状态, 内存统计
cat /proc/[pid]/cmdline         # 启动命令（\0分隔）
cat /proc/[pid]/environ         # 环境变量
ls -l /proc/[pid]/fd/           # 打开的文件描述符

# 内存映射
cat /proc/[pid]/maps            # 地址空间映射（堆、栈、库、文件）
cat /proc/[pid]/smaps           # maps + 详细的 RSS/PSS 统计

# 当前目录和工作目录
ls -l /proc/[pid]/cwd           # 符号链接：当前工作目录
ls -l /proc/[pid]/exe           # 符号链接：可执行文件