linux~~监控子进程&创建新的线程

1. wait函数介绍

wait函数用于等待任意一个子进程终止并返回其状态信息。wstatus参数是一个输出类型的参数，用于获取子进程状态改变的原因。如果我们不关心子进程状态改变的原因，可以将wstatus设置为nullptr。wait函数的返回值是终止的子进程的PID。如果没有子进程终止，wait函数会一直阻塞，直到有一个子进程终止。如果所有子进程都已终止，wait函数的返回值为-1。

2. wait函数演示

我们将通过代码展示如何创建三个子进程，分别在5秒、10秒和15秒后结束，并观察父进程等待的情况以及wait函数的返回值。

在main函数中，我们设置了argc和argv参数，其中argc表示main函数的参数个数，argv是参数序列或指针。

通过for循环，我们创建子进程（使用fork函数），打印子进程的ID（使用getpid函数）和休眠时间。由于终端输出的是字符10、5、15，我们需要使用atoi函数将这些字符转换为int类型的数据。

因为有三个子进程，但下标是从0到3，其中0表示父进程，1、2、3分别表示三个子进程，因此我们的for循环从1开始。当wait函数的返回值为-1时，表示所有子进程都已结束。

while循环会一直执行，直到wait函数返回-1，表示所有子进程都已结束。我们会打印一句话说明，并记录子进程结束的个数。当返回值为-1时，while循环执行exit函数进行异常退出。

运行输出结果显示了子进程运行的时间。我们需要输入子进程的休眠时间，例如./a.out 10 5 15，这些是main函数的参数。

3. pthread_create函数介绍

3.1 总体介绍

pthread_create函数用于创建线程，线程是由进程创建的，线程的资源来自于创建它的进程。

在使用gcc进行编译和连接时，需要使用-pthread选项，告知编译器pthread_create函数的位置。compile和link分别表示编译和连接。

3.2 参数介绍

第三个参数是一个函数指针，指向线程要执行的函数。该函数指针的返回值和参数类型都是void*。

第四个参数是传递给线程的参数，如果没有参数，可以将其设置为nullptr。

第一个参数是一个输出类型的参数，用于存储新创建线程的ID，不需要手动设置。

第二个参数attr是一个结构体指针，用于设置新线程的属性。如果使用默认属性，可以将其设置为nullptr。

3.3 返回值说明

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pthread_create函数的正常返回值为0。如果返回非0值，表示函数执行过程中出现了错误。

3.4 进程线程关系演示

当进程结束时，操作系统会回收所有资源和空间，依赖于进程的线程将无法继续运行。

下面的代码展示了pthread_create函数的使用。我们创建一个新线程，并传递必要的参数。第三个参数是函数指针，第二个参数是线程属性（如果不需要则设置为nullptr），第四个参数是传递给线程的参数（将在第五部分使用）。如果返回值为0，表示正常执行，否则使用perror函数打印错误原因。

打印结果应为10次的"hello world"。由于进程创建的线程，进程中的while循环会让线程持续打印。打印10次后，线程会退出，但进程不会退出，因此进程无法得知线程何时结束。

如果不使用while(1)，进程会直接返回0，导致进程资源被回收，线程也将无法输出结果。

接下来，我们将介绍pthread_join函数来解决这个问题。

4. pthread_join函数

pthread_join函数用于等待指定线程结束。第一个参数是线程ID，第二个参数是一个指针变量，用于保存线程的退出状态。如果线程结束，pthread_join函数返回0，表示线程已结束。

第一个参数指定等待哪个线程结束，第二个参数保存线程的退出状态，如果不需要等待，可以设置为nullptr。下面的代码解决了之前while(1)的问题。

5. pthread_create函数第四个参数

第四个参数是进程传递给线程的参数。例如，在循环打印10次"hello world"的语句中，我们可以将第四个参数设置为ret=10的地址，这样10就可以传递给函数指针的参数，即arg参数。此时，arg参数就是10。我们可以通过解引用和强制类型转换来使用arg控制循环次数。

6. 创建两个线程

6.1 创建方法

创建两个线程并不复杂，只需调用两次pthread_create函数，并分别为每个线程调用pthread_join函数，其他操作与之前相同。

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

void *thread1_function(void *arg);
void *thread2_function(void *arg);

int count = 0;

int main(void) {
    pthread_t pthread1, pthread2;
    int ret;

    ret = pthread_create(&pthread1, NULL, thread1_function, NULL);
    if (ret != 0) {
        perror("pthread_create");
        exit(1);
    }

    ret = pthread_create(&pthread2, NULL, thread2_function, NULL);
    if (ret != 0) {
        perror("pthread_create");
        exit(1);
    }

    pthread_join(pthread1, NULL);
    pthread_join(pthread2, NULL);

    printf("The thread is over, process is over too.\n");
    return 0;
}

void *thread1_function(void *arg) {
    printf("Thread1 begins running\n");
    while (1) {
        printf("Thread1 count = %d\n", count++);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void *thread2_function(void *arg) {
    printf("Thread2 begins running\n");
    while (1) {
        printf("Thread2 count = %d\n", count++);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

6.2 线程进程对比

通过上面的过程可以看出，多个线程是并发执行的，共享同一个变量，两个线程之间可以相互看到变量的变化。但对于两个进程而言，即使是同一个变量，两个进程之间是独立的，一个进程对另一个进程没有影响。而线程之间不是独立的，它们可以共享同一块内存空间，因此变量的值可以连续增加。

因此，线程之间保持通信相对简单，因为它们共享相同的内存空间。而进程之间由于独立性，要保持通信则相对复杂。

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