何為程序？
程序的典型定義：
1.程序是程式的一次執行。
2.程序是一個程式及其資料在處理機上順序執行時所發生的活動。
3.程序是具有獨立功能的程式在資料集合上執行的過程，他是系統進行資源分配和排程的一個獨立單位。
程序是程序實體的執行過程，是系統進行資源分配和排程的一個獨立單位。
程序 = 程式段+資料段+PCB（程式控制塊）
那麼程序有什麼特徵呢？
1.程序具有動態性。在這一點我們可以從程序狀態可以看出，程序從產生–>執行->消亡的過程其實就是一個動態的過程。
2.程序具有併發性。是指多個程序同時存在記憶體中，且在一段時間內同時進行（是巨集觀上的，因為一個處理機同一時刻只能處理一個程序）。
3.程序具有獨立性。在傳統的OS中，獨立性是指程序實體是一個獨立執行、獨立獲得資源和獨立接受排程的基本單位。
4.程序具有非同步性。指程序是按非同步方式執行。
上面對程序定義及特點說了一大堆，但我們似乎並沒有意識到程序到底是個什麼東西？那麼我們來看一些東西實實在在感受一下程序面貌。

• 1.程序描述符（身份標識）：pid（程序ID）
  a.內部表示符：在所有的作業系統中，都為每一個程序賦予了一個惟一的數字識別符號，它通常是一個程序的序號。設定內部識別符號主要是為了方便系統使用。
  b.外部識別符號：它由建立者提供，通常是由字母，數字組成，往往是由使用者（程序）在訪問該程序時使用。為了描述程序的家族關係，還應設定父程序標識和子程序標識。此外，還可設定使用者標識，以指示擁有該程序的使用者。

• 2.一組記憶體指標：程式碼和程式碼依賴的資料（告訴程序對應的程式碼和程式碼依賴的資料）。

• 3.輔助作業系統進行排程的屬性
  a.優先順序
  b.上下文資訊（CPU中的各種暫存器：通用暫存器、指令暫存器、程式狀態字PSW、使用者棧指標）：儲存該程序上次在CPU上執行的現場。
  c.記賬資訊（程序切換時）指令執行的數量。
  d.程序狀態

• 4.IO相關資訊（檔案描述符表）。

• 5.訊號相關的資訊（後面詳細解釋）

2.程序的組織
程序通過PCB描述後，通過雙向連結串列組織起來。
3.如何建立一個程序？

• fork()函式，用來建立子程序
  特點：
  1.子程序複製父程序以父程序為模板（寫時拷貝）。
  2.把父程序的PCB複製過來並稍加修改（pid/ppid）。
  3.記憶體指標基本相同，上下文也相同（EIP）。
  4.父子程序執行同一份程式碼。
  5.EIP相同，所以fork之後，父子程序都要從fork之後開始執行。
  fork返回的資訊：
  
  1.父程序返回子程序ID。
  2.子程序返回0。
  3.fork執行失敗，返回-1。
• 失敗原因：

1.記憶體不夠。
2.子程序數目達到上限。
fork之後，父子程序執行的先後順序取決於作業系統的排程。

• vfork()函式
  vfork是linux前期的進城建立函式，其缺點比較多。
  特點：
  1.父子程序共享程序地址空間。
  2.父子程序執行順序固定，子程序先執行父程序後執行。

4.程序狀態：
1.建立狀態：程序在建立時需要申請一個空白PCB，向其中填寫控制和管理程序的資訊，完成資源分配。如果建立工作無法完成，比如資源無法滿足，就無法被排程執行，把此時程序所處狀態稱為建立狀態

2.就緒狀態：程序已經準備好，已分配到所需資源，只要分配到CPU就能夠立即執行

3.執行狀態：程序處於就緒狀態被排程後，程序進入執行狀態

4.阻塞狀態：正在執行的程序由於某些事件（I/O請求，申請快取區失敗）而暫時無法執行，程序受到阻塞。在滿足請求時進入就緒狀態等待系統呼叫

5.終止狀態：程序結束，或出現錯誤，或被系統終止，進入終止狀態。無法再執行

• 程序狀態轉換：

• Linux核心關於程序狀態的描述：
  
  殭屍程序：
  1.成因1：子程序執行完了，父程序沒有做一些特殊處理。
  2.危害：PCB沒有釋放（記憶體洩露）。
  3.處理：kill掉某個程序，傳送一個特定訊號就能完成程序銷燬。kill -9 pid殺死程序組。
  直接殺死殭屍程序是殺不掉的，但可以殺掉（kill 父程序）父程序和殭屍程序都銷燬。
  4.成因2：殭屍程序是子程序向父程序彙報工作結果的一種機制。在父程序檢視結果前，這樣的結果不應該被釋放掉，結果仍儲存子程序的PCB中，父程序獲取子程序結果的方式“程序等待” 。
  孤兒程序
  父程序結束，子程序沒有結束成為孤兒程序。孤兒程序的父程序為1號程序init，1號程序會釋放孤兒程序。
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  fork使用樣例：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>

int main(void)
{
	pid_t pid = 0;
	int i = 1;
	if((pid = fork())<0)
	{
		printf("fork error! i = %d\n",i);
		exit(0);
	}
	if(pid == 0)
	{
		printf("child! i = %d\n",i);
	}
	else
	{
		i = 2;
		printf("father! i = %d\n",i);
	}
	return 0;
}

執行結果：

通過執行結果我們可以驗證：父子程序有各自的地址空間。接下來再對比一下vfork()；
vfork函式樣例：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main(void)
{
	pid_t pid = 0;
	int i = 1;
	if((pid = vfork())<0)
	{
		printf("vfork error! i = %d\n",i);
		exit(0);
	}
	if(pid >  0)
	{
		printf("father! i = %d\n",i);
	}
	else 
	{
		i = 2;
		printf("child! i = %d\n",i);
		exit(1);
	}
	return 0;
}

執行結果：

我們可以清楚的看到：1.子程序先執行，父程序後執行。2.子程序對i進行更改，父程序的值也發生了變化，說明父子程序共享程序地址空間。
建立一個殭屍程序例項：

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

int main(void)
{
	pid_t pid;
	if((pid = fork())<0)
	{
		printf("fork error!\n");
		exit(0);
	}
	if(pid > 0)
	{
		while(1);//父程序死迴圈
	}
	else
	{
		printf("child ID = %d\n",getpid());//父程序沒有wait子程序，子程序退出。
		exit(0);
	}
}

執行結果：


可以看到子程序退出，父程序沒有為子程序收屍，導致子程序變為殭屍程序。
kill掉父程序再檢視還有沒有殭屍程序：



我們可以看到父程序殺死後，殭屍程序也隨之釋放。
孤兒程序例項：

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

int main(void)
{
	pid_t pid;
	if((pid = fork())<0)
	{
		printf("fork error!\n");
		exit(0);
	}
	if(pid > 0)
	{
		exit(1);//父程序退出
	}
	else
	{
		printf("child ID = %d,father ID = %d\n",getpid(),getppid());
		while(1);//子程序死迴圈
	}
}

執行結果：

子程序在父程序退出後仍在執行，子程序成為孤兒程序，父程序變為1號程序。