进程概念和基本操作
什么是进程
进程 = 内核数据结构 (task_struct) + 自己的程序代码和数据
C算法
Linux 进程概念与基本操作详解
Linux 下进程的基本概念、task_struct 结构体以及查看进程的方法。详细讲解了 PID、Ctrl+C 中断、当前工作路径及常用指令。重点阐述了父进程与子进程的关系，fork 系统调用的返回值含义、执行流程及数据独立性（写时拷贝机制）。通过代码示例说明了如何利用 fork 实现多进程编程。
Linux 下进程的基本概念、task_struct 结构体以及查看进程的方法。详细讲解了 PID、Ctrl+C 中断、当前工作路径及常用指令。重点阐述了父进程与子进程的关系，fork 系统调用的返回值含义、执行流程及数据独立性（写时拷贝机制）。通过代码示例说明了如何利用 fork 实现多进程编程。
进程 = 内核数据结构 (task_struct) + 自己的程序代码和数据
内核数据结构（struct task_struct）：这是进程的'学籍信息'，包含了进程的 PID、优先级、内存地址、状态等元数据，是操作系统管理进程的核心。 程序的代码和数据：这是进程的'本人'，即被加载到内存中的可执行程序内容。
传统教材常说：'运行起来的程序就是进程'或'加载到内存的程序叫做进程'。但是这种说法只强调了'代码和数据加载到内存'，忽略了内核为管理进程而维护的数据结构，显得过于片面，不易理解。
从软件角度讲，把你的二进制可执行程序加载到内存的过程，就叫做创造进程。
进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以 task_struct 双链表的形式存在内核里。
我们可以用指令来查看进程：ps axj | grep ./[可执行程序]
进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看。 如：要获取 PID 为 1 的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹。
ls /proc/[PID]
PID 是 Process ID（进程标识符）的缩写，是操作系统给每个正在运行的进程分配的一个唯一数字编号。 可以把 PID 理解成：进程的身份证号。
PID 可以被操作系统用作：
例如：
注意：PID 不是固定的，它是动态分配和回收的。 在系统的同一时间点，每个运行的进程都有一个唯一的 PID。 复用机制：当进程退出后，它的 PID 会被内核回收，并可以分配给新创建的进程。内核会从可用的 PID 池中按顺序分配，不会永久占用。
我们在上面图片左部分看到的数字就是 PID。
我们想要获取 PID，可以用 getpid() 这个系统调用
在 Linux/Unix 终端中，它是发送 SIGINT（中断信号，信号编号 2）的快捷键，默认行为是终止当前前台运行的进程。
作用范围：仅对当前终端的前台进程 / 进程组生效，后台运行的进程不受影响。
cwd：current work dir（当前工作路径）
为什么要有当前路径？为了支持进程访问文件时缺省路径的问题。
当前路径就是进程启动时候所处的路径！
大多数进程信息同样可以使用 top 和 ps 这些用户级工具来获取。
如果改变一个进程的当前工作路径，那么它在新建文件的时候，就一定会改变新建文件的位置
我们来写一段循环输出进程 ID 的代码。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
while(1) {
printf("PID: %d\n", getpid());
sleep(1);
}
return 0;
}
我们在上述代码中加上一句 chdir("/tmp")。
此时工作路径就被改变了，也证明了文件建在哪个路径取决于当前进程的工作路径（cwd）。
我们可以通过 getcwd 判断路径是否改变。
里面每一个选项的详细介绍，我们到后面再讲解。
我可以利用这个系统调用，找到指定的进程：
我们发现上面有一列信息的表头叫做 TTY，TTY 是用来表示该进程是在哪个窗口启动的。
每个进程除了会记录自己的 PID，还会记录自己父进程的 PID。
我们来写一个程序看一下：
运行之后发现，父进程的 PID 不会改变。
那么此时的这个父进程是谁？
bash 是一个命令行解释器，它本身也是一个进程！
每一次登录，系统都会自动提供 bash，来进行命令行服务。
我们运行 bash 之后发现，bash 本身是一个内部具有死循环的软件。
当我们用 ps 去看 bash 时，发现有些前面带'-'，有些不带，为什么呢？
当你每一次远程登录 Linux 系统时，SSH 客户端都会分配一个新窗口，这种远程登录形成的 bash，叫做-bash；而手动形成的 bash 前面没有 -。
杀掉一个进程。
我们先来引入一个新的系统调用：fork 创造一个子进程。
使用一下 fork:
运行得到：
我们发现 fork 会分成父进程和子进程分别执行一遍：
我们来看一下 fork 的返回值是什么：
也就是说，如果成功的话，会把子进程的 PID 返回给父进程，返回 0 给子进程。
我们来写一个程序测试一下：
运行之后发现：为什么父进程和子进程都运行了？fork 怎么能既大于 0，又等于 0 呢？
我们以前学习的代码，不可能两个死循环同时在跑，以前的代码都叫做单循环分支。但是我们现在有了父子两个进程，所以同时存在两个死循环。
我们用 ps 查看一下这两进程，发现这两个进程同时都在运行。
所以，我们可以通过 fork，让同一份代码，做不同的事情。
创建子进程：内存中就多了一个进程，操作系统中多了 PCB。子进程会以父进程为模板，一般会把父进程的结构与变量，都拷贝一份给子进程。但是子进程中也有自己特有的部分：自己独立的 PID，PPID 等。所以拷贝到子进程中后，会对子进程中的个别属性作出修改。
当用 fork 创建一个子进程时，没有把数据和代码重新加载的过程。所以此时的拷贝，是浅拷贝。子进程也会指向父进程的代码和数据，他们共享代码。但是子进程只能执行 fork 之后的代码。
子进程只能有一个父进程。
fork 既是一个系统调用，也是一个函数。只要是函数，就有代码块，就有子过程。 调用函数时，是需要进入函数内部。fork 准备 return 时，子进程已经创建好了，此时 fork 内部有父、子两个进程，也已经被操作系统管理起来了。 return 是语句，此时父进程和子进程都需要 return（return 的代码被共享），各自 return 一次，返回两次。
对问题 3 的回答这里只做原理性说明。 进程具有很强的独立性---任何一个进程的崩溃都不会影响另一个进程。
问题：代码共享时，数据是怎么处理的？
我们来写一段代码来检验这个问题：
但是我们运行了之后发现：父进程的 flag 居然不受影响！！
这说明父子进程的数据是分开的。
我们分别在父进程和子进程中取地址，看一下是否是一个变量。
我们发现，地址是一样的，说明是一个变量。那这就说明，这个地址一定不是物理地址！！那是什么地址呢？？
我们先引出概念：这个地址是虚拟地址（具体会在后面的程序地址空间讲解）。
子进程继承父进程的虚拟内存空间，如果不修改数据，打印出来的地址一样。但是如果数据修改，系统会在物理内存中拷贝一个 flag，这个拷贝就叫做写时拷贝。此时子进程会通过虚拟内存机制，映射到这个新的 flag。
这个过程是操作系统自己完成的，不需要手动完成。
示例：创建多个进程。
注意：.cc 后缀表示 C++。
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