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Linux系统进程编程（二）

絕刀狂花

发布： 2025-07-09 11:28:10

原创

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在前一篇文章中，我们已经对进程有了基本的认识，今天我们将继续探讨进程的实际操作——父子进程对文件的操作，以及什么是僵尸进程和孤儿进程？现在让我们揭开这些神秘的面纱！

一、父子进程对文件的操作：

1、子进程继承父进程中打开的文件：

父进程首先使用open函数打开一个文件并获得文件描述符（fd），然后通过fork函数创建子进程。之后，父子进程各自通过write函数向fd中写入内容，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 首先打开一个文件
    int fd = -1;
    pid_t pid = -1;
    fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(-1);
    }
    pid = fork();
    if (pid > 0) {
        // 父进程中
        printf("parent.\n");
        write(fd, "IOTNB", 5);
        sleep(1);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("child.\n");
        write(fd, "MCU", 3);
        sleep(1);
    } else {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

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说明：我们可以看到，子进程继承了父进程中打开的文件，结果是接续写入（接续写入简单理解为在文件中继续写入内容）。需要注意的是，在实际测试中，有时可能只看到一个写入结果，这看起来像是分别写入，但实际上不是。因为父进程写入后立即关闭了文件，子进程就无法再写入内容。

2、父子进程各自独立打开同一文件实现共享：

现在我们将文件打开操作分别放在父进程和子进程中，看看会有什么效果，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    // 首先打开一个文件
    int fd = -1;
    pid_t pid = -1;
    // fork创建子进程
    pid = fork();
    if (pid > 0) {
        // 父进程中
        fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC);
        if (fd < 0) {
            perror("open");
            exit(-1);
        }
        write(fd, "IOTNB", 5);
        sleep(1);
        close(fd);
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        fd = open("1.txt", O_RDWR | O_TRUNC);
        if (fd < 0) {
            perror("open");
            exit(-1);
        }
        write(fd, "MCU", 3);
        sleep(1);
        close(fd);
    } else {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

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说明：最终结果是分别写入。原因是父子进程在分离后各自打开了1.txt，这时这两个进程的PCB已经独立，文件表也独立，因此两次读写是完全独立的。当然，在打开文件操作时，可以通过改变open函数中的参数，使用O_APPEND来实现接续写入。这里不再举例，只需将上面的参数O_TRUNC改为O_APPEND即可。这两个参数的含义在之前的文章中已经详细介绍过。

3、小结：父进程在fork之前所做的事情对子进程有很大影响，但在fork之后，父进程在自己的if语句块中所做的事情对子进程没有影响。本质原因是fork函数内部实际上已经复制了父进程的PCB，并生成了一个新的子进程，并且在fork返回时，子进程已经完全与父进程脱离并独立由操作系统调度执行。

二、僵尸进程和孤儿进程解析：

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483

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1、什么是僵尸进程？

提到僵尸可能会让人感到有点害怕，但我们还是回到正题。在Linux系统中，我们需要理解：进程在运行时需要消耗系统资源（内存、I/O），当进程终止时，应该完全释放这些资源（如果进程终止后仍然没有释放相应资源，这些资源就会丢失）。因此，Linux系统设计时规定：每个进程退出时，操作系统会自动回收该进程涉及的所有资源（例如malloc申请的内存没有free时，当前进程结束时这些内存会被释放，open打开的文件没有close时在程序终止时也会被关闭）。然而，操作系统只回收了进程工作时消耗的内存和I/O，而没有回收进程本身占用的内存（8KB，主要是task_struct和栈内存），因为进程本身的8KB内存需要由其他进程来辅助回收。因此，每个进程都需要一个帮助其“收尸”的人，这个角色就是其父进程。所以，僵尸进程是指——子进程先于父进程结束。子进程结束后，父进程不一定立即能够帮其“收尸”，在这一段时间内（子进程已经结束且父进程尚未帮其收尸），子进程就被称为僵尸进程。下面我们来看一个演示：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do \
    { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

int main() {
    pid_t  pid;
    if((pid = fork()) == -1)
        ERR_EXIT("fork");
    else if (pid == 0) {
        printf("I am the kid,my pid : %d,my father's pid : %d!\n",getpid(),getppid());
    } else {
        while(1) {
            printf("I am the father,my pid : %d!\n",getpid());
            sleep(2);
        }
    }
    return 0;
}

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2、什么是孤儿进程？

子进程死亡需要父进程来处理，这意味着正常的进程应该是子进程先于父进程死亡。当父进程先于子进程死亡时，子进程死亡时没有父进程处理，这个死亡的子进程就是孤儿进程。同时，Linux系统规定：所有孤儿进程都自动成为一个特殊进程（进程1，也就是init进程）的子进程。下面我来演示一下：

#include <stdio.h>
#include <sys>
#include <unistd.h>

int main(void) {
    pid_t p1 = -1;
    p1 = fork();        // 返回2次
    if (p1 == 0) {
        // 这里一定是子进程
        // 先sleep一下让父进程先运行，先死
        sleep(1);
        printf("子进程, pid = %d.\n", getpid());
        printf("hello world.\n");
        printf("子进程, 父进程ID = %d.\n", getppid());
    }
    if (p1 > 0) {
        // 这里一定是父进程
        printf("父进程, pid = %d.\n", getpid());
        printf("父进程, p1 = %d.\n", p1);
    }
    if (p1 < 0) {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}

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