Linux进程详解：PCB、fork/vfork、wait系列及exec函数

本文主要介绍了Linux操作系统中的进程概念，特别是进程控制块（PCB）、进程创建（fork和vfork）以及进程通信（wait、waitpid、exit和_exec函数族）和环境变量。其中，PCB是进程的核心数据结构，包含了进程的标识、状态、优先级等关键信息。fork函数用于创建子进程，而vfork则有所不同，它在创建子进程后，父进程暂停，直到子进程执行exit或_exit。wait和waitpid函数用于父进程等待子进程结束，exit和_exit则是进程终止的两种方式。exec函数族则用于在进程中替换当前的程序执行体，加载新的程序。 在Linux中，进程是操作系统进行资源管理和调度的基本单位，每个进程都有自己的PCB，即task_struct结构体，里面存储了如进程ID、状态、优先级、程序计数器、内存指针等信息。此外，还包括上下文数据（如寄存器状态），I/O状态信息，以及用于会计目的的资源使用统计等。 进程创建通常使用fork函数，它会创建一个与父进程几乎完全相同的子进程，两者共享大部分资源，但拥有不同的进程ID。vfork函数更加特殊，它不复制父进程的堆和栈，而是让子进程直接使用，直到子进程调用exec函数或者退出。这种方式减少了内存开销，但需要注意其行为与fork不同，可能导致竞态条件。 wait和waitpid函数允许父进程等待并获取子进程的结束信息，如退出状态码和信号。这两个函数的区别在于waitpid可以指定等待特定的子进程，而wait则会等待任何已终止的子进程。当进程需要结束时，可以使用exit或_exit函数，前者会清理子进程创建的资源，而_exit则不会执行任何清理操作。exec函数族（如execl、execv等）用于在进程空间内替换当前的执行映像，加载新的程序，并开始执行。 最后，环境变量在Linux中是通过全局数组environ访问，它由一系列以空指针结尾的字符串组成，表示了进程的运行环境，例如路径变量PATH、语言设置LC_ALL等。这些变量可以被进程改变，并传递给新启动的进程。 总结起来，Linux进程管理是操作系统核心功能之一，涉及到了进程的创建、通信、终止以及环境配置等多个方面，对理解和编写系统级程序至关重要。