目录

1.知识回顾

fork()的使用

2.使用fork()创建多个进程

情景引入:fork()炸弹

示例代码讲解

3.进程终止

进程退出的几种情况

退出码

strerror函数

全局变量errno

★退出码和错误码不是一回事

代码是否异常终止

exit函数

对比return和exit

对比exit和_exit

_exit系统调用

_Exit函数

4.总结本文退出进程的几种方法

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1.知识回顾

fork()的使用

复习fork()函数:OS18.【Linux】进程基础知识(2)

fork()做的事情: 1.分配新的内存块和内核数据结构给子进程
                         2.将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
                         3.添加子进程到系统进程列表当中
                         4.fork返回,开始调度器调度

2.使用fork()创建多个进程

情景引入:fork()炸弹

------!免责声明!------

1.本文所述之 fork()炸弹仅限在合法授权、明确用于安全研究、系统测试或教学演示的隔离环境中使用。严禁在未经授权的生产系统、公共服务器或他人设备上执行!

2.执行fork()炸弹可能造成未保存数据丢失、文件系统损坏或其他不可逆后果,操作者需自行承担全部风险与责任,包括但不限于系统恢复、数据修复及法律责任!

------!免责声明!------

fork()炸弹是一种无限创建进程的方式,是拒绝服务(Dos,全称Denial of Service)攻击的一种方式

#include <unistd.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        fork();
    }
    return 0;
} 

因为父子进程的代码是共享的,那么进程数量呈指数级增长,如果没有防护措施,那么fork()炸弹会迅速耗尽系统资源,导致系统变缓慢最终崩溃

可以通过限制用户进程数量来防止fork()炸弹发生,如果fork()炸弹不幸发生了,那么只能重启系统

这是我在自己主机测试fork炸弹的视频:

gif动图:

示例代码讲解

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define TASK_NUM 5//子进程创建数量
void runchild()
{
    int cnt = 5;
    while (cnt--)
    {
        printf("PPID=%d PID=%d child process is running...\n", getppid(), getpid());
        sleep(1);
    }
}
int main() 
{
    for (int i = 0; i < TASK_NUM; i++) 
    {
        pid_t id = fork();
        if (id == 0) 
        {
            runchild();   
            exit(0);
        }
    }
    return 0;
}

子进程在if中执行,但父进程没有进入if,继续for循环创建子进程,哪个进程先运行取决于调度器的调度策略

运行结果:

可见子进程运行太快,显然是并发创建的

3.进程终止

进程退出的几种情况

从代码的执行来看,分两种情况:1. 执行完了 2.没执行完

从结果看,分两种情况:1. 结果正确 2.结果不正确(注:这里讲的结果的正确与否)

代码运行完毕,结果正确
代码运行完毕,结果不正确
代码异常终止

退出码

子进程退出的几种情况只有父进程关心,而子进程退出的情况可以用退出码来描述,退出码会返回到父进程那里(因为需要反馈给用户,由用户决定下一步要做什么),可以通过return语句来返回退出码,用echo $?或者父进程调用wait函数来获取退出码(理解为父进程收集僵尸进程的信息)

计算机业界规定:返回0值表示运行结果正确,没有错误;返回非0值表示运行结果不正确,具体每个非0值的含义由开发者定义

例如以下代码定义返回1表示分配内存失败,而返回0表示分配内存成功

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int ret = 0;
    char *p = (char*)malloc(1000*1000*1000*1000*1000);//显然不可能分配成功
    if(p == NULL)
    {
        printf("malloc error\n");
        ret = 1;
    }
    else{
        printf("malloc success\n");
    }
    return ret;
}

bash运行以下代码:

int main()
{
    return 10;
}

使用echo $?来打印上一个执行命令的退出码

bash运行了./a.out子进程,该子进程通过return 10向父进程bash返回退出码

继续运行命令:

打印出第一个0: bash成功执行echo $?命令

打印出第二个0: bash成功执行pwd命令

结论:main函数的返回值本质表示进程运行完成时是否是正确的结果,如果不是,可以用不同的数字表示不同的出错原因

strerror函数

作用:将操作系统系统的错误码(不是退出码,下面会分辨错误码和退出码的区别)转化为错误原因

之前在57.【C语言】字符函数和字符串函数(strerror函数)文章讲过,这里不再赘述函数的细节

看看Linux系统的退出码对应的退出原因:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    for (int i=0;i<120;i++)//i的最大值可以设一个较大的值
        printf("%d: %s\n",i,strerror(i));
    return 0;//退出码为0,正常退出
}

运行结果:从134往后都是未知错误

全局变量errno

errno全称error number,其存储最近一次的错误码,因为调用库函数不一定成功,所以可以查看errno存储的最近一次的错误码来分析错误原因,注意要包含errno.h头文件

例如以下代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    int ret = 0;
    char *p = (char*)malloc(1000*1000*1000*4);//显然不可能分配成功
    if(p == NULL)
    {
        printf("malloc error %d: %s\n",errno,strerror(errno));
        ret = 1;
    }
    else{
        printf("malloc success\n");
    }
    return ret;
}

运行结果:

★退出码和错误码不是一回事

Linux操作系统上的软件如果运行错误,可以返回对应的退出码,设置对应的错误码,然后bash会调用strerror来打印错误信息

以下例子的cat进程返回1,但是No such file or directory错误信息对应的错误码是2

结论:进程成功退出时一定会返回退出码,用于描述进程的退出信息,判断进程运行的结果是否正确,而错误码是给最近一次失败的库函数或系统调用设计的,可以通过程序打印出来

代码是否异常终止

如果进程执行代码时异常终止,那么进程应该没有执行return语句

(注:如果进程执行代码时异常终止,那么进程肯定没有返回退出码这个说法是错误的,比如被信号终止的进程,如果信号编号是 11,则退出码就是 128+11 = 139,信号编号+128就是进程退出码,具体原因到信号章节再说)

例如以下代码发生了除零错误

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("%d",1/0);
    return 0;
}

运行结果:

对应8号信号

当然也可以手动给正在运行的进程发送信号来让进程异常退出

例如对这个无限循环进程发送8号信号:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("PID=%d\n",getpid());
    while(1);
    return 0;
}

结论: 进程出现异常的本质: 进程收到了对应的信号

exit函数

exit的参数status是退出码,因此exit函数可以代替main函数的return语句,例如以下代码:

#include <stdlib.h>
int main()
{
    exit(10);//等价于return 10;
}

运行结果:

对比return和exit

exit函数在任何位置被调用都能退出进程,但只有放在main函数的return才能退出进程

对比exit和_exit

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("teststring");
    sleep(1);
    exit(0);
}

运行结果:打印了teststring

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("teststring");
    sleep(1);
    _exit(0);
}

运行结果:未打印teststring→printf将teststring写入到缓冲区,但_exit不刷新 I/O 缓冲区

结论:exit不等同于_exit,因为exit内部会调用_exit,exit会刷新缓冲区,但_exit不会刷新缓冲区,导致缓冲区数据丢失,见下图

_exit系统调用

_exit和exit不同,_exit是Linux提供的系统调用,例如以下代码:

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
   _exit(10);//等价于return 10;
}

运行结果:

_Exit函数

_Exit是C语言标准提供的函数,参见https://legacy.cplusplus.com/reference/cstdlib/_Exit/?kw=_Exit网站

例如以下代码:

Linux:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("teststring");
    sleep(1);
    _Exit(0);
}

Linux运行结果:会发现_Exit和_exit一样都不会刷新缓冲区,导致缓冲区数据丢失

Windows:

#include <windows.h>//Sleep函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("teststring");
    Sleep(1000);
    _Exit(0);
}

Dev C++运行结果:

VS2022运行结果:

结论:_Exit是否刷新缓冲区和编译器的实现有关,这在C11标准中有说明

implementation-defined指的是实现定义,即由编译器决定

4.总结本文退出进程的几种方法

1.return语句退出

2.exit函数或_Exit函数退出

3._exit系统调用退出