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  • windows和linux进程与线程的理解

    对于windows来说,进程和线程的概念都是有着明确定义的,进程的概念对应于一个程序的运行实例(instance),而线程则是程序代码执行的最小单元。也就是说windows对于进程和线程的定义是与经典OS课程中所教授的进程、线程概念相一致的。

    提供API,CreateThread()用于建立一个新的线程,传递线程函数的入口地址和调用参数给新建的线程,然后新线程就开始执行了。

    windows下,一个典型的线程拥有自己的堆栈、寄存器(包括程序计数器PC,用于指向下一条应该执行的指令在内存中的位置),而代码段、数据段、打开文件这些进程级资源是同一进程内多个线程所共享的。因此同一进程的不同线程可以很方便的通过全局变量(数据段)进行通信,大家都可以对数据段进行读写,这很方便,也被在安全性方面诟病,因为它要求程序员时刻意识到这些数据不是线程独立的。

    对于linux来说,则没有很明确的进程、线程概念。首先linux只有进程而没有线程,然而它的进程又可以表现得像windows下的线程。linux利用fork()和exec函数族来操作多线程。fork()函数可以在进程执行的任何阶段被调用,一旦调用,当前进程就被分叉成两个进程——父进程和子进程,两者拥有相同的代码段和暂时相同的数据段(虽然暂时相同,但从分叉开的时刻就是逻辑上的两个数据段了,之所以说是逻辑上的,是因为这里是“写时复制”机制,也就是,除非万不得已有一个进程对数据段进行了写操作,否则系统不去复制数据段,这样达到了负担最小),两者的区别在于fork()函数返回值,对于子进程来说返回为0,对于父进程来说返回的是子进程id,因此可以通过if(fork()==0)…else…来让父子进程执行不同的代码段,从而实现“分叉”。

    exec函数族的函数的作用则是启动另一个程序的新进程,然后完全用那个进程来代替自己(代码段被替换,数据段和堆栈被废弃,只保留原有进程id)。这样,如果在fork()之后,在子进程代码段里用exec启动另一个进程,就相当于windows下的CreateThread()的用处了,所以说linux下的进程可以表现得像windows下的线程。

    然而linux下的进程不能像windows下线程那样方便地通信,因为他们没有共享数据段、地址空间等。它们之间的通信是通过所谓IPC(InterProcess Communication)来进行的。具体有管道(无名管道用于父子进程间通信,命名管道可以用于任意两个进程间的通信)、共享内存(一个进程向系统申请一块可以被共享的内存,其它进程通过标识符取得这块内存,并将其连接到自己的地址空间中,效果上类似于windows下的多线程间的共享数据段),信号量,套接字。

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