Linux进程 -- wait/waitpid函数

墨蓝 2022-08-20 06:27 189阅读 0赞

僵尸进程: 子进程退出，父进程没有回收子进程资源（PCB），则子进程变成僵尸进程。  
孤儿进程: 父进程先于子进程结束，则子进程成为孤儿进程,子进程的父进程成为1号进程init进程。

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## wait/waitpid函数 ##

函数原型：

#include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    
    pid_t wait(int *status);
    pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

参数pid：

pid < -1 回收指定进程组内的任意子进程
    pid = -1 回收任意子进程
    pid = 0 回收和当前调用 waitpid 一个组的所有子进程
    pid > 0 回收指定ID的子进程

一个进程在终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的PCB还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程终止的信号是哪个。

**(两函数功能)**  
**这个进程的父进程可以调用wait或waitpid获取这些信息，然后彻底清除掉这个进程。**

我们知道一个进程的退出状态可以在`Shell`中用特殊变量`$?`查看，因为Shell是它的父进程，当它终止时Shell调用`wait`或`waitpid`得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。

如果一个进程已经终止，但是它的父进程尚未调用`wait`或`waitpid`对它进行清理，这时的进程状态称为僵尸（Zombie）进程。  
**任何进程在 *刚终止时* 都是僵尸进程**，正常情况下，僵尸进程都立刻被父进程清理了，为了观察到僵尸进程，我们自己写一个不正常的程序，父进程`fork`出子进程，子进程终止，而父进程既不终止也不调用wait清理子进程：

#include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
        pid_t pid=fork();
        if(pid<0) {
            perror("fork");
            exit(1);
        }
    
        if(pid>0) { /* parent */
            while(1);
        }
        /*child */
        return 0;
    }

编译及执行

yu@ubuntu:~/Linux/210/zombie$ gcc zombie.c
    yu@ubuntu:~/Linux/210/zombie$ ./a.out
    //阻塞

另开一终端，查看进程情况：

yu@ubuntu:~$ ps -aux |grep a.out
    yu        2715 94.4  0.0   2088   624 pts/1    R+   23:54   1:10 ./a.out
    yu        2716  0.0  0.0      0     0 pts/1    Z+   23:54   0:00 [a.out] <defunct>
    yu        2803  0.0  0.1   4532  1976 pts/18   S+   23:55   0:00 grep --color=auto a.out

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## 调用wait/waitpid ##

**若调用成功则返回清理掉的子进程id，若调用出错则返回-1。**

父进程调用wait或 waitpid时可能会：

1.  阻塞（如果它的所有子进程都还在运行）。
2.  带子进程的终止信息立即返回（如果一个子进程已终止，正等待父进程读取其终止信 息）。
3.  出错立即返回（如果它没有任何子进程）。

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**wait和waitpid函数的区别是：**

*  如果父进程的所有子进程都还在运行，调用wait将使父进程阻塞，而调用waitpid时如 果在options参数中指定WNOHANG可以使父进程不阻塞而立即返回0。
 *  wait等待第一个终止的子进程，而waitpid可以通过pid参数指定等待哪一个子进程。

可见，调用wait和waitpid不仅可以获得子进程的终止信息，还可以**使父进程阻塞等待子进 程终止，起到进程间同步的作用。**

如果参数`status`不是空指针，则子进程的终止信息通过这个参数传出，如果只是为了同步而不关心子进程的终止信息，可以将`status`参数指定为`NULL`。

`waitpid`使用实例：

#include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
        pid_t pid;
        pid = fork();
    
        if (pid < 0) {
        perror("fork failed");
        exit(1);
        }
    
        if (pid == 0) { //son
        int i;
        for (i = 3; i > 0; i--) {
        printf("This is the child\n");
        sleep(1);
        }
        exit(3);
        } else {    //parent
        int stat_val;
        waitpid(pid, &stat_val, 0); 
    
        if (WIFEXITED(stat_val))
        printf("Child exited with code %d\n", WEXITSTATUS(stat_val));
        else if (WIFSIGNALED(stat_val))
        printf("Child terminated abnormally, signal %d\n", WTERMSIG(stat_val));
        }
    
        return 0;
    }

编译及执行：

yu@ubuntu:~/Linux/210/waitpid$ gcc waitpid.c
    
    yu@ubuntu:~/Linux/210/waitpid$ ./a.out
    This is the child
    This is the child
    This is the child
    Child exited with code 3