# [作業系統] Ch5 Interlude: Process API
- **system call**：是 user space 與 kernel space 之間的介面
- **UNIX 系統** 提供了不少 **system call**

## fork()
- **用途**：
- 用來創建 child process
- 是 UNIX中唯一一種創建 Process 的方法
- `fork()` System call 在兩個 process 都有回傳值：
- Parent process -> 回傳 child process 的 PID
- Child process -> 回傳 0
- 回傳順序**不固定**
- 因為作業系統模擬**多核心 CPU** 來運行，兩個 process 分別在**不同的核心（Thread, Hart）** 中同時執行
- 可以透過其他 **system call** 來控制回傳先後順序

## wait()
- **用途**：延遲 process 進行
- `wait()` 有回傳值：
- 成功時：會返回 **終止的子行程（child process）** 的 PID，表示是哪個子行程結束了。
- 失敗時：回傳 -1
- 經常用於控制不同 process 的執行優先順序
- 範例：
- **不使用 wait()**
- input

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

        int
        main(int argc, char *argv[])
        {
            printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
            int rc = fork();
            if (rc < 0) {
                // fork failed; exit
                fprintf(stderr, "fork failed\n");
                exit(1);
            } else if (rc == 0) {
                // child (new process)
                printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
            } else {
                // parent goes down this path (original process)
                printf("hello, I am parent of %d (pid:%d)\n",
                   rc, (int) getpid());
            }
            return 0;
        }

- output

        hello world (pid:961)
        hello, I am parent of 962 (pid:961)
        hello, I am child (pid:962)

- **使用 wait()**：
- input

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

        int
        main(int argc, char *argv[])
        {
            printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
            int rc = fork();
            if (rc < 0) {
                // fork failed; exit
                fprintf(stderr, "fork failed\n");
                exit(1);
            } else if (rc == 0) {
                // child (new process)
                printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
            sleep(1);
            } else {
                // parent goes down this path (original process)
                int wc = wait(NULL);
                printf("hello, I am parent of %d (wc:%d) (pid:%d)\n",
                   rc, wc, (int) getpid());
            }
            return 0;
        }

- Output

        hello world (pid:982)
        hello, I am child (pid:983)
        hello, I am parent of 983 (wc:983) (pid:982)

## exec()
- **用途**：在一程式中用來執行**另一個程式**，並**取代當前程式**
- 在 Linux 中，`exec()` 是一組 system call 的總稱
- `execl()`, `execlp()`, `execle()`, `execv()`, `execvp()`, `execvpe()`
:::warning
比較：
`fork()`：創建一個 child process，與原先的 process(parent process)並存
`exec()`：執行一個新的程式，並**取代**原本的程式
:::
- **應用**：可以跟 `fork()` 搭配，執行新程式並不影響 parent process

## Signal
- Process 之間或作業系統向 process 傳遞的通知或指令
- 例如：
- System call：`kill()` 傳遞**停止**訊號給 process
- Keystroke：
- `Ctrl + C`：傳送 `SIGINT`（終止）給 process
- `Ctrl + Z`：傳送 `SIGTSTP`（暫停）給 process
- `signal()` 與 `sigaction()` 可以用來取得 signal

// 下方程式用於攔截 SIGINT 訊號
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

// 訊號處理函式
void handle_sigint(int sig) {
    printf("收到 SIGINT (Ctrl+C)，但程式不會終止。\n");
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_sigint);  // 設定訊號處理函式
    while (1) {
        printf("執行中...\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}