[linux]进程控制——进程等待

一、概念

进程等待，就是通过wait/waitpid的方式，让父进程（一般）对子进程进行资源回收的等待过程。

二、原因

（1）

当一个进程在退出的时候，如果不回收，就会变成僵尸状态，它让父进程等待之后，将僵尸状态进行回收。

僵尸就是进程或者子进程对应的代码和数据已经被释放，但是它的PCB以及它进程退出的相关数据依旧被维护，需要让父进程得知它的退出结果。

总结：

解决子进程僵尸问题带来的内存泄漏问题（是必须的）

（2）

父进程创建子进程，是为了让子进程帮助父进程完成父进程分配给子进程的任务。

所以，父进程需要知道子进程任务的完成情况。

总结：

需要通过进程等待的方式，获取子进程退出的信息。（不是必须的，但是系统需要提供这样的基础功能（可以不用，但不能没有））

三、如何实现进程等待

1、wait

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

返回值：
成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

演示：

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


void Worker()
{
  int cnt = 5;
  while(cnt)
  {
    printf("这是子进程，pid:%d, ppid:%d, cnt: %d\n",getpid(), getppid(), cnt);
    cnt--;
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
  pid_t id = fork();

  if(id == 0)
  {
    //子进程
   Worker();
   exit(0);
  }
  else 
  {
    sleep(10);
    pid_t rid = wait(NULL);
    if(rid == id)
    {
      printf("wait sucess, pid:%d\n",getpid());
    }
  }



  return 0;
}

运行结果：

监视：

可以看出子进程运行完毕之后，在父进程sleep的时间内，子进程是Z状态（僵尸状态）

随后父进程wait，子进程被回收，不再是僵尸状态。

思考：

如果将代码中的sleep(10)删除，即表示父进程一开始直接执行到wait，那么情况又是什么样的呢？

运行结果：

监视：

总结：

进程等待能够回收子进程僵尸状态，Z->X

如果子进程没有退出，父进程必须在wait上进行阻塞等待，直到子进程僵尸，wait自动回收，返回。

2、waitpid

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID

演示：

（1）效果与wait相同

waitpid(id,NULL,0)

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


void Worker()
{
  int cnt = 5;
  while(cnt)
  {
    printf("这是子进程，pid:%d, ppid:%d, cnt: %d\n",getpid(), getppid(), cnt);
    cnt--;
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
  pid_t id = fork();

  if(id == 0)
  {
    //子进程
   Worker();
   exit(0);
  }
  else 
  {
  //  sleep(10);
    printf("wait before\n"); 
   // pid_t rid = wait(NULL);
    pid_t rid = waitpid(id,NULL,0);
    
    printf("wait after\n");

    if(rid == id)
    {
      printf("wait sucess, pid:%d\n",getpid());
    }
  }



  return 0;
}

(2) status

status是一个int的整数，32bit，我们只考虑status的低16位。status的低16位被划分为三部分：

它的低七位是对应的信号，次低八位是退出的退出码。而剩下的1个bit位是core dump标志。

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


void Worker()
{
  int cnt = 5;
  while(cnt)
  {
    printf("这是子进程，pid:%d, ppid:%d, cnt: %d\n",getpid(), getppid(), cnt);
    cnt--;
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
  pid_t id = fork();

  if(id == 0)
  {
    //子进程
   Worker();
   exit(2);
  }
  else 
  {
  //  sleep(10);
    printf("wait before\n"); 
   // pid_t rid = wait(NULL);
    int status = 0;
    pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
    
    printf("wait after\n");

    if(rid == id)
    {
      printf("wait sucess, pid:%d, status:%d\n",getpid(), status);
    }
  }



  return 0;
}

思考：

我们设置的退出码是2，那么为什么status显示的是512呢？

退出码是2，根据上面status比特位的分区，我们可以写出status低16位：

那么该二进制转换成十进制，就是512。

所以，我们不能对status进行整体使用。

使用：

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


void Worker()
{
  int cnt = 5;
  while(cnt)
  {
    printf("这是子进程，pid:%d, ppid:%d, cnt: %d\n",getpid(), getppid(), cnt);
    cnt--;
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
  pid_t id = fork();

  if(id == 0)
  {
    //子进程
   Worker();
   exit(2);
  }
  else 
  {
  //  sleep(10);
    printf("wait before\n"); 
   // pid_t rid = wait(NULL);
    int status = 0;
    pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
    
    printf("wait after\n");

    if(rid == id)
    {
      printf("wait sucess, pid:%d, rpid:%d, exit sig:%d, exit code:%d\n",getpid(), rid, status&0x7F, (status>>8)&0xFF);
    }
  }



  return 0;
}