【Linux系统化学习】进程等待-编程知识

进程等待

进程等待的必要性

进程等待的方法

wait方法

等待一个进程(阻塞等待）

waitpid方法

任意等待多个进程（阻塞等待）

父进程获取子进程的退出信息

非阻塞轮询等待

进程等待

进程等待的必要性

之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

总结：进程等待就是父进程解决僵尸进程的

进程等待的方法

父进程通过wait/waitpid系统调用来实现

wait方法

#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

等待一个进程(阻塞等待）

#include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<sys/types.h>4 #include<sys/wait.h>5 #include<stdlib.h>6 void Worker()7 {8     int cut =5 ;9     while(cut)10     {11          printf(" am a child process; p    id : %d ppid : %d ,cut : %d \n",getpid(    ),getppid(),cut--);12          sleep(1);13     }14 }15 int main()16 {17     pid_t id = fork();18     if(id==0)19     {20         //child21         Worker();22         exit(0);23     }24     else{25         //father26         sleep(7);27         printf("wait before\n");28        pid_t rid = wait(NULL);29        printf("wait after\n");30         if(rid == id )31         {32             printf("wait success , pid     %d rpid:%d\n",getpid(),rid);33         }34         sleep(2);                      35     }36     return 0;37 }

总结：

父进程通过wait子进程可以回收子进程的僵尸状态
如果子进程没有退出，父进程必须进行阻塞等待（等待软件资源就绪），直接到子进程僵尸，wait回收，返回。
父子进程水仙运行我们不直到是由于调度器决定的，但是我们可以很清楚的直到是父进程最后退出的。

waitpid方法

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>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:

0：表示父进程以阻塞的方式等待子进程，即子进程如果处在其它状态，不处在僵尸状态（Z状态），当子进程运行结束，操作系统会检测到，把父进程重新唤醒，然后回收子进程；
WNOHANG：非阻塞轮询等待，若 pid 指定的子进程没有结束，处于其它状态，则 waitpid() 函数返回0，不予等待。若正常结束，则返回该子进程的 ID；

任意等待多个进程（阻塞等待）

#include <sys/types.h>    5 #include <sys/wait.h>    6     7 #define N 5     8 void Worker(int i)    9 {    10     int cnt = 5;    11     while(cnt--)    12     {    13         printf("I am child, pid：%d, ppid：%d, %d\n", getpid(), get    ppid(), i);    14         sleep(1);    15     }    16     return;    17 }    18 int main()    19 {    20     int i=0;21     for( i = 0; i < N; i++)    22     {    23         //创建一批子进程24         pid_t id = fork();    25         if(id == 0)26         {27             // child     28             Worker(i);29             exit(0);30         }                                                          31         // father32 33     }34     //等待子进程35     int j=0;36     for(j=0;j<N;j++)37     {38         pid_t rid = waitpid(-1,NULL,0);39         if(rid>0)40         {41             printf("wait %d success\n",rid);42         }43     }

父进程获取子进程的退出信息

在上篇文章进程的终止我们提到，创建进程肯定是完成某一项任务的；任务的结果就三种情况：

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确

代码出异常了，被操作系统发送信号终止

因此，作为父进程通过等待获取这个退出信息；这个信息就是在传入的参数status中被写入。

我们可以看到这个参数的类型是一个整形指针，需要我们在父进程执行的代码块中定义一个整形变量，将这个整型变量取地址作为wait/waitpid的参数交给操作系统，操作系统会将子进程的退出码填充给这个参数。

wait 和 waitpid 都有一个 status 参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。

如果传递 NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。

否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。

status 不能简单的当做整形来看待，可以当做位图来看待，具体细节如下图（只需要关注 status 低16比特位）

退出的情况可以总结为两种，正常终止(0:代表成功；非0：代表失败)，异常终止；

前7位代表异常终止时的终止信号，后8位代表我们正常终止的退出状态；

操作系统没有0号信号，因此，如果低七位是0说明子进程没有收到任何信号。

我们要想拿到这两个数字就要进行位运算

退出码：exit_code = (status>>8)&0xFF
信号码： sig_code= （status)& 0x7F

这样的方式非常的麻烦；我们可以使用系统中提供的转化方法获取退出码。

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）

#include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<stdlib.h>4 #include<sys/types.h>5 #include<sys/wait.h>6 void Worker()7 {8     int cnt = 5;9     while(cnt)10     {11         printf("I am child process,pid: %d,ppid : %d\n,cnt: %d",getpid(),getppid(),cnt--    );12     }13 }14 int main()15 {16     pid_t id = fork();17     if(id == 0)18     {19         //child20         Worker();21        // exit(0);22        exit(10);23     }24     else{25         sleep(10);          26         //father30         int status = 0;31         printf("wait before\n");32        // pid_t rid = wait(NULL );33        pid_t rid = waitpid(id , &status ,0);34 35         printf("wait after\n");36         if(rid==id)37         {38             printf("wait success,pid: %d",getpid());                                                                                                                                    39         }40        // printf("%d\n",status);41        if(WIFEXITED(status))42        {43            printf("child process normal quit , exit code : %d \n",WEXITSTATUS(status));
44        }45        else46        {47            printf("child process quit except!!!\n");48        }49     }50     return 0;51 }

非阻塞轮询等待

前面说过如果子进程没有进入僵尸状态，父进程什么也不做就一直阻塞等待子进程。采用非阻塞的方式轮询等待的方式，子进程在没有进程僵尸状态的区间父进程可以进行其他的事情。

 #include<stdio.h>2 #include<stdlib.h>3 #include<unistd.h>4 #include<sys/types.h>5 #include<sys/wait.h>6 void Worker()7 {8     int cnt =3 ;9     while(cnt--)10     {11         printf("am a child  process pid : %d ppid %d num %d \n",getpid(),getppid(),cnt);12         sleep(2);13     }14 }15 int main()16 {17     pid_t id = fork();18     if(id==0)19     {20         //child21         Worker();22         exit(0);23     }24     else25     {26         //father27         while(1)28         {29             pid_t rid = waitpid(id,NULL,WNOHANG );30             if(rid == 0)31             {32                 printf("wait success,but process no quit\n");33                 printf("father process , to do athor thing.......\n");34                 sleep(1);                                                                                                                                                               35             }36             else if(rid < 0)37             {38                 printf("wait fail\n");39                 break;40             }41             else42             {43                 printf("wait success\n");44                 break;45             }46         }47     }48 49     return 0;50 }