操作系统就是一个中断处理程序
- 负责将第一个进程加载完后第一个进程通过fork execve exit一系列系统调用创建其他的
- 创建状态机 : fork
- 替换 : execve
- 终止 : _exit
  - 请问main退出后的detached thread的行为 ?

Linux 操作系统启动流程
- CPU Reset → Firmware → Loader → Kernel _start() → 第一个程序 /bin/init → 程序 (状态机) 执行 + 系统调用
操作系统为 (所有) 程序提供 API
- 进程 (状态机) 管理
  - fork, execve, exit - 状态机的创建/改变/删除 ← 今天的主题
- 存储 (地址空间) 管理
  - mmap - 虚拟地址空间管理
- 文件 (数据对象) 管理
  - open, close, read, write - 文件访问管理
  - mkdir, link, unlink - 目录管理

创建状态机

如果要创建状态机，我们应该提供什么样的 API？
UNIX 的答案: fork
- 做一份状态机完整的复制 (内存、寄存器现场)

替换状态机

UNIX 的答案: execve
- 将当前运行的状态机重置成成另一个程序的初始状态
int execve(const char *filename, char * const argv, char * const envp);
- 执行名为 filename 的程序
- 允许对新状态机设置参数 argv (v) 和环境变量 envp (e)
- 刚好对应了 main() 的参数！

终止状态机

有了 fork, execve 我们就能自由执行任何程序了，最后只缺一个销毁状态机的函数！
UNIX 的答案: _exit
- void _exit(int status)
- 立即摧毁状态机
  - 销毁当前状态机，并允许有一个返回值
  - 子进程终止会通知父进程 (后续课程解释)
  - 这个简单……
但问题来了：多线程程序怎么办？

exit 的几种写法 (它们是不同)

exit(0) - stdlib.h 中声明的 libc 函数
- 因为是libc的库函数，所以会帮助我们做libc的clean up。比如将libc缓冲区中的数据写出去
  - 会调用 atexit 注册的函数
- return 也会将没flush的缓冲区清空。main种调用return就是相当于调用了exit(0)
- 执行 “exit_group” 系统调用终止整个进程 (所有线程)
  - 那么操作系统会把当前进程所有的资源，包括地址空间、io、线程、管道、fd等等等等全部终止使用并且回收
_exit(0) - glibc 的 syscall wrapper
- 是系统调用，不会帮助我们做libc的clean up（因为他根本就不知道libc）。直接就终止了整个进程。
  - 不会调用 atexit注册的函数
- 执行 “exit_group” 系统调用终止整个进程 (所有线程)
syscall(SYS_exit, 0)
- 执行 “exit” 系统调用终止当前线程
- 不会调用 atexit注册的函数
pthread_exit(0)
- libc的函数 , 所以会帮助我们做libc的clean up。比如将libc缓冲区中的数据写出去
  - 会调用atexit注册的函数
- 当有多个thread时，执行”exit“系统调用终止当前thread
- 当只有一个thread时，执行exit_group终止process

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/syscall.h>

void func() {
  printf("Goodbye, Cruel OS World!\n");
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  atexit(func);

  if (argc < 2) return EXIT_FAILURE;        //  exit_group
  if (strcmp(argv[1], "exit") == 0)
    exit(0);                                //  exit_group
  if (strcmp(argv[1], "_exit") == 0)
    _exit(0);                               //  exit_group
  if (strcmp(argv[1], "__exit") == 0)   
    syscall(SYS_exit, 0);                   //  exit
}


shc@DESKTOP-TVUERHD:~/Code/try/lock/jyy$ strace ./exit-demo 
execve("./exit-demo", ["./exit-demo"], 0x7fffbed4f890 /* 36 vars */) = 0
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7fffd8ed0c70) = -1 EINVAL (Invalid argument)
brk(NULL)                               = 0x68c000
brk(0x68d1c0)                           = 0x68d1c0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x68c880)       = 0
uname({sysname="Linux", nodename="DESKTOP-TVUERHD", ...}) = 0
readlink("/proc/self/exe", "/home/shc/Code/try/lock/jyy/exit"..., 4096) = 37
brk(0x6ae1c0)                           = 0x6ae1c0
brk(0x6af000)                           = 0x6af000
mprotect(0x4bd000, 12288, PROT_READ)    = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(0x88, 0x4), ...}) = 0
write(1, "Goodbye, Cruel OS World!\n", 25Goodbye, Cruel OS World!
) = 25
exit_group(1)                           = ?
+++ exited with 1 +++

shc@DESKTOP-TVUERHD:~/Code/try/lock/jyy$ strace ./exit-demo exit
execve("./exit-demo", ["./exit-demo", "exit"], 0x7fff0898d428 /* 36 vars */) = 0
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffe206995b0) = -1 EINVAL (Invalid argument)
brk(NULL)                               = 0xa47000
brk(0xa481c0)                           = 0xa481c0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0xa47880)       = 0
uname({sysname="Linux", nodename="DESKTOP-TVUERHD", ...}) = 0
readlink("/proc/self/exe", "/home/shc/Code/try/lock/jyy/exit"..., 4096) = 37
brk(0xa691c0)                           = 0xa691c0
brk(0xa6a000)                           = 0xa6a000
mprotect(0x4bd000, 12288, PROT_READ)    = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(0x88, 0x4), ...}) = 0
write(1, "Goodbye, Cruel OS World!\n", 25Goodbye, Cruel OS World!
) = 25
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

shc@DESKTOP-TVUERHD:~/Code/try/lock/jyy$ strace ./exit-demo _exit
execve("./exit-demo", ["./exit-demo", "_exit"], 0x7ffd7e64a328 /* 36 vars */) = 0
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffd0457b610) = -1 EINVAL (Invalid argument)
brk(NULL)                               = 0xcb3000
brk(0xcb41c0)                           = 0xcb41c0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0xcb3880)       = 0
uname({sysname="Linux", nodename="DESKTOP-TVUERHD", ...}) = 0
readlink("/proc/self/exe", "/home/shc/Code/try/lock/jyy/exit"..., 4096) = 37
brk(0xcd51c0)                           = 0xcd51c0
brk(0xcd6000)                           = 0xcd6000
mprotect(0x4bd000, 12288, PROT_READ)    = 0
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

shc@DESKTOP-TVUERHD:~/Code/try/lock/jyy$ strace ./exit-demo __exit
execve("./exit-demo", ["./exit-demo", "__exit"], 0x7ffcb7669508 /* 36 vars */) = 0
arch_prctl(0x3001 /* ARCH_??? */, 0x7ffd2fb8ad30) = -1 EINVAL (Invalid argument)
brk(NULL)                               = 0xf1b000
brk(0xf1c1c0)                           = 0xf1c1c0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0xf1b880)       = 0
uname({sysname="Linux", nodename="DESKTOP-TVUERHD", ...}) = 0
readlink("/proc/self/exe", "/home/shc/Code/try/lock/jyy/exit"..., 4096) = 37
brk(0xf3d1c0)                           = 0xf3d1c0
brk(0xf3e000)                           = 0xf3e000
mprotect(0x4bd000, 12288, PROT_READ)    = 0
exit(0)                                 = ?
+++ exited with 0 +++

问题

（1）请问main退出后的detached thread的行为 ?解答如下
关键在于 main 如何退出。
- exit(0) / return 0 : 整个process被终止
  - mutli-thread程序中，任意thread调用exit(0)(最后会到系统调用exit_group)，整个进程被终止，所有thread（包括detached thread）都被销毁。（进程的地址空间都没了，线程当然活不了）
  - main中调用return 0就相当于调用了exit(0)。
- pthread_exit : 只是终止当前main thread。
  - 只退出当前thread。（最后会调用到系统调用exit）
  - detached thread 仍运行
（2）编程时是否应该保证在main线程结束前join thread？或者说保证一个detached的thread在main exit之前就结束？
- 解答：普通thread在main线程结束前，一定要join thread，保证业务执行的完整性（像C++，你没有设置子线程detach，也不join它，main函数运行完，还有子线程没执行完，它都给你直接报core dump了，你直接都能看出来）； detach thread不需要，一般detach thread设计的目的，就是在后台做一些非关键性任务，是否正常结束并没有要求，也不会出什么错误，如果要求任务的执行必须是完整的，不能设计成detach thread

atexit科普 : atexit (func)用来设置一个程序正常结束前调用的函数. 当程序通过调用exit ()或从main中return 时, func 会先被调用, 然后再结束程序.

不落辰

操作系统-进程状态机模型

创建状态机

替换状态机

终止状态机

exit 的几种写法 (它们是不同)

问题