关于进程API的使用与理解疑问 或 关于进程API的常见问题解答。

在C语言中，进程API是用于创建、管理和操作进程的一系列函数，以下是一些常见的C语言进程API及其详细解释：

1、进程控制

fork()

功能：通过系统调用创建一个子进程，它是当前进程的几乎精确的副本。

头文件：#include <sys/types.h> 和#include <unistd.h>。

返回值：在父进程中返回新创建的子进程的进程ID（PID），在子进程中返回0，如果创建失败，则返回-1。

示例代码：

 pid_t pid = fork();
        if (pid == -1) {
            // fork失败
            perror("fork failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (pid > 0) {
            // 父进程代码
            printf("This is the parent process, PID: %d
", getpid());
        } else {
            // 子进程代码
            printf("This is the child process, PID: %d
", getpid());
        }

vfork()

功能：类似于fork()，但它不会将父进程的地址空间复制到子进程中，而是让子进程共享父进程的地址空间，这主要用于提高效率，但使用时需要特别小心，因为子进程对共享地址空间的修改会影响父进程。

头文件：同fork()。

返回值：与fork()相同。

注意：由于vfork()的实现依赖于具体的操作系统和硬件平台，因此在某些情况下可能无法使用或表现不同。

exec()系列函数

功能：用于在当前进程中执行新的程序，这些函数不会创建新的进程，而是替换当前进程的映像、堆栈、数据段等资源，使当前进程开始执行新的程序。

头文件：#include <unistd.h>。

常见函数：

int execl(const char path, const char arg, ...);：从指定的路径path加载程序，并传递可变参数给新程序。

int execlp(const char file, const char arg, ...);：类似于execl()，但会自动在环境变量PATH中搜索程序。

int execle(const char path, const char arg, ..., char const envp[]);：类似于execl()，但可以直接指定新程序的环境变量。

int execv(const char path, char const argv[]);：从指定的路径path加载程序，并传递向量形式的参数给新程序。

int execvp(const char file, char const argv[]);：类似于execv()，但会自动在环境变量PATH中搜索程序。

int execve(const char path, char const argv[], char const envp[]);：类似于execv()，但可以直接指定新程序的环境变量。

返回值：如果执行成功，这些函数不会返回；如果执行失败，则返回-1。

示例代码：

 pid_t pid = fork();
        if (pid == 0) {
            // 子进程执行新的程序
            execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
            // 如果execlp返回，说明执行失败
            perror("execlp failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (pid > 0) {
            // 父进程等待子进程结束
            wait(NULL);
        } else {
            // fork失败
            perror("fork failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

2、进程状态

getpid()

功能：获取当前进程的进程ID。

头文件：#include <sys/types.h> 和#include <unistd.h>。

返回值：当前进程的PID。

示例代码：

 pid_t pid = getpid();
        printf("Current PID: %d
", pid);

getppid()

功能：获取当前进程的父进程ID。

头文件：同getpid()。

返回值：当前进程的父进程PID。

示例代码：

 pid_t ppid = getppid();
        printf("Parent PID: %d
", ppid);

getpgid()

功能：获取当前进程的进程组ID。

头文件：同getpid()。

返回值：当前进程的进程组ID，如果指定了进程ID作为参数，则返回该进程的进程组ID。

示例代码：

 pid_t pgid = getpgid(0); // 获取当前进程的进程组ID
        printf("Process Group ID: %d
", pgid);

getpgrp()

功能：获取当前进程的前台进程组ID，如果当前进程不在任何一个前台进程组中，则返回其会话的领头进程的进程组ID。

头文件：同getpid()。

返回值：当前进程的前台进程组ID或会话领头进程的进程组ID。

示例代码：

 pid_t pgrp = getpgrp();
        printf("Foreground Process Group ID: %d
", pgrp);

setpgid()

功能：设置当前进程的进程组ID，只有超级用户才能改变进程组ID。

头文件：#include <unistd.h>。

返回值：成功时返回0，失败时返回-1。

示例代码：

 setpgid(0, 1234); // 将当前进程的进程组ID设置为1234

setsid()

功能：创建一个新的会话，并使调用进程成为新会话的领头进程，通常与fork()一起使用来创建守护进程。

头文件：同setpgid()。

返回值：成功时返回新的会话ID，失败时返回-1。

示例代码：

 pid_t pid = fork();
        if (pid > 0) {
            exit(EXIT_SUCCESS); // 父进程退出
        } else if (pid == 0) {
            setsid(); // 子进程创建新会话
            // 继续执行守护进程的其他初始化工作...
        }

getsid()

功能：获取当前进程的会话ID，会话是一个或多个由同一个控制终端启动的进程组成的集合。

头文件：同setpgid()。

返回值：当前进程的会话ID。

示例代码：

 pid_t sid = getsid(0); // 获取当前进程的会话ID
        printf("Session ID: %d
", sid);

getsid()

功能：获取当前进程的会话ID，会话是一个或多个由同一个控制终端启动的进程组成的集合。

头文件：同setpgid()。

返回值：当前进程的会话ID。

示例代码：

 pid_t sid = getsid(0); // 获取当前进程的会话ID
        printf("Session ID: %d
", sid);

getlogin()

功能：获取当前登录用户的用户名，如果当前没有登录用户，则返回NULL。

头文件：#include <unistd.h>。

返回值：指向包含用户名的字符串的指针，如果没有登录用户则返回NULL。

示例代码：

 char username = getlogin();
        if (username != NULL) {
            printf("Logged in as: %s
", username);
        } else {
            printf("No user logged in.
");
        }

gethostname()

功能：获取当前主机的标准主机名。

头文件：#include <unistd.h>。

返回值：成功时返回0，失败时返回-1。

示例代码：

 char hostname[256];
        if (gethostname(hostname, sizeof(hostname)) == 0) {
            printf("Hostname: %s
", hostname);
        } else {
            perror("gethostname failed");
        }

sync()

功能：将所有未写入磁盘的文件描述符同步到磁盘上，这通常用于确保数据的安全性和完整性。

头文件：#include <unistd.h>。

返回值：成功时返回0，失败时返回-1。

示例代码：

 if (sync() == -1) {
            perror("sync failed");
        }

fsync()

功能：同步一个打开的文件描述符到磁盘上，这通常用于确保文件数据的一致性和完整性。

头文件：#include <unistd.h>。

返回值：成功时返回0，失败时返回-1。

示例代码：

 int fd = open("example.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
        write(fd, "Hello, World!", 13);
        if (fsync(fd) == -1) {
            perror("fsync failed");
        }
        close(fd);

exit()

功能：终止当前进程并返回一个状态码给父进程，这是C语言中最常用的退出方式之一。

头文件：#include <stdlib.h>。

返回值：无返回值（该函数不会返回，因为它会导致进程终止）。

示例代码：

 exit(EXIT_SUCCESS); // 正常退出
        exit(EXIT_FAILURE); // 异常退出

_exit()

功能：与exit()类似，但不会执行任何清理操作（如刷新缓冲区、关闭文件描述符等），它直接终止当前进程并返回一个状态码给父进程。

头文件：同exit()。

返回值：无返回值（该函数不会返回，因为它会导致进程立即终止）。

示例代码：

 _exit(EXIT_SUCCESS); // 正常退出且不执行清理操作
        _exit(EXIT_FAILURE); // 异常退出且不执行清理操作

abort()

功能：生成一个SIGABRT信号，导致当前进程异常终止，这通常用于处理严重的错误情况。

头文件：#include <stdlib.h>。

返回值：无返回值（该函数不会返回，因为它会导致进程立即终止）。

示例代码：

 abort(); // 生成SIGABRT信号并终止进程

kill()

功能：向指定的进程发送信号，这可以用于终止进程、控制进程行为或与进程进行通信等。

头文件：#include <signal.h>。

返回值：成功时返回0，失败时返回-1，如果向一个不存在的进程发送信号，则会返回ESRCH错误；如果进程存在但无法接收信号（例如权限不足），则会返回ESRCH错误或其他适当的错误码。

示例代码：

 kill(pid, SIGTERM); // 向指定的PID发送SIGTERM信号以尝试终止它

raise()

功能：向当前进程发送指定的信号，这通常用于模拟特定的错误条件或事件。

头文件：同kill()。

返回值：无返回值（该函数不会返回，因为它会导致当前进程根据接收到的信号采取相应的行动）。

示例代码：

 raise(SIGSEGV); // 向当前进程发送SIGSEGV信号以模拟段错误（Segmentation Fault）

alarm()

功能：设置一个定时器，当定时器到期时向当前进程发送SIGALRM信号，这通常用于实现超时机制或定时任务。

头文件：同kill()。

返回值：成功时返回之前设置的定时器剩余时间（以秒为单位），如果没有设置定时器则返回0；失败时返回-1。

示例代码：

 alarm(5); // 设置5秒后向当前进程发送SIGALRM信号
        // 执行其他任务...
        pause(); // 等待信号到达并处理它（通常是通过信号处理函数来处理）

pause()

功能：使当前进程暂停执行并等待任何信号的到来，当接收到信号时，进程会根据信号的类型采取相应的行动（例如终止、继续执行等），这通常用于等待某个特定事件的发生或用于调试目的。

头文件：同kill()。

返回值：成功时返回接收到的信号编号（即被哪个信号唤醒）；如果永远没有收到信号（例如被挂起），则不会返回（因为进程处于无限等待状态）。

示例代码：

 pause(); // 等待任何信号的到来并处理它（通常是通过信号处理函数来处理）

wait()和waitpid()

功能：等待指定的子进程结束并获取其状态信息，这两个函数都可以用来实现父进程与子进程之间的同步和通信。wait()函数等待任意一个子进程结束，而waitpid()函数可以指定等待特定的子进程结束，它们还可以获取子进程的退出状态、资源使用情况等信息。

头文件：#include <sys/types.h>,#include <sys/wait.h>,#include <unistd.h>。

返回值：成功时返回已结束子进程的PID；如果所有子进程都在运行且没有结束，则调用线程会被阻塞直到至少有一个子进程结束；如果出错则返回-1，对于waitpid()还可以通过指定选项来控制其行为（例如是否非阻塞等待等）。