Linux進程理解與實踐（四）wait函數處理僵屍進程

Wait的背景

當子進程退出的時候，內核會向父進程發送SIGCHLD信號，子進程的退出是個異步事件（子進程可以在父進程運行的任何時刻終止）

子進程退出時，內核將子進程置為僵屍狀態，這個進程稱為僵屍進程，它只保留最小的一些內核數據結構，以便父進程查詢子進程的退出狀態。

父進程查詢子進程的退出狀態可以用wait/waitpid函數

 

#include   
#include   
pid_t wait(int *status);  
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

 

 

Wait

 

進程一旦調用了wait，就立即阻塞自己，由wait自動分析是否當前進程的某個子進程已經退出，如果讓它找到了這樣一個已經變成僵屍的子進程，wait就會收集這個子進程的信息，並把它徹底銷毀後返回；如果沒有找到這樣一個子進程，wait就會一直阻塞在這裡，直到有一個出現為止。

參數status用來保存被收集進程退出時的一些狀態，它是一個指向int類型的指針。但如果我們對這個子進程是如何死掉的毫不在意，只想把這個僵屍進程消滅掉，（事實上絕大多數情況下，我們都會這樣想），我們就可以設定這個參數為NULL，就象下面這樣：

pid = wait(NULL);

如果成功，wait會返回被收集的子進程的進程ID，如果調用進程沒有子進程，調用就會失敗，此時wait返回-1，同時errno被置為ECHILD。

下面就讓我們用一個例子來實戰應用一下wait調用：

int main()
{
        pid_t pid=fork();
        if(pid==-1)
                ERR_EXIT("fork error!");
        else if(pid==0)
        {
                printf("This is the child process,ID=:%d\n",getpid());
                sleep(5);
                exit(0);
        }
        else
        {
                int state,retID;
                retID= wait(&state);
                printf("This is the Parent process,returnID=%d,state=%d\n",retID,state);
               // exit(0);
 
        }
        return 0;
}

可以明顯注意到，在第2行結果打印出來前有5 秒鐘的等待時間，這就是我們設定的讓子進程睡眠的時間，只有子進程從睡眠中蘇醒過來，它才能正常退出，也就才能被父進程捕捉到。其實這裡我們不管設定子進程睡眠的時間有多長，父進程都會一直等待下去。

參數status：

如果參數status的值不是NULL，wait就會把子進程退出時的狀態取出並存入其中，這是一個整數值（int），指出了子進程是正常退出還是被非正常結束的（一個進程也可以被其他進程用信號結束，我們將在以後的文章中介紹），以及正常結束時的返回值，或被哪一個信號結束的等信息。由於這些信息被存放在一個整數的不同二進制位中，所以用常規的方法讀取會非常麻煩，人們就設計了一套專門的宏（macro）來完成這項工作，下面我們來學習一下其中最常用的兩個：

1，WIFEXITED(status) 這個宏用來指出子進程是否為正常退出的，如果是，它會返回一個非零值。

（請注意，雖然名字一樣，這裡的參數status並不同於wait唯一的參數--指向整數的指針status，而是那個指針所指向的整數，切記不要搞混了。）

2， WEXITSTATUS(status) 當WIFEXITED返回非零值時，我們可以用這個宏來提取子進程的返回值，如果子進程調用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status) 就會返回5；如果子進程調用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就會返回7。請注意，如果進程不是正常退出的，也就是說， WIFEXITED返回0，這個值就毫無意義。

 

int main()
{
        pid_t pid=fork();
        if(pid<0)
                ERR_EXIT("fork error!");
        else if(pid==0)
        {
                printf("This is the child process with pid of %d\n",getpid());
                exit(3);
        }
        else
        {
                int state;
                pid_t retID=wait(&state);
                if(WIFEXITED(state))
                {
                        printf("The child process %d exit normally.\n",retID);
                        printf("The return code is %d\n",WEXITSTATUS(state));
                }
                else
                {
                        printf("The child process %d exit abnormally.\n",retID);
                }
        }
        return 0;
 
}

 

父進程准確捕捉到了子進程的返回值3，並把它打印了出來。

Waitpid

本質上講，系統調用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了兩個可由用戶控制的參數pid和options，從而為我們編程提供了另一種更靈活的方式。下面我們就來詳細介紹一下這兩個參數：

pid
從參數的名字pid和類型pid_t中就可以看出，這裡需要的是一個進程ID。但當pid取不同的值時，在這裡有不同的意義。
pid>0時，只等待進程ID等於pid的子進程，不管其它已經有多少子進程運行結束退出了，只要指定的子進程還沒有結束，waitpid就會一直等下去。
pid=-1時，等待任何一個子進程退出，沒有任何限制，此時waitpid和wait的作用一模一樣。
pid=0時，等待同一個進程組中的任何子進程，如果子進程已經加入了別的進程組，waitpid不會對它做任何理睬。
pid<-1時，等待一個指定進程組中的任何子進程，這個進程組的ID等於pid的絕對值。

wait和waitpid兩者的關系：

 

static inline pid_t wait(int * wait_stat)
{
return waitpid(-1,wait_stat,0);
}

waitpid的返回值比wait稍微復雜一些，一共有3種情況：
當正常返回的時候，waitpid返回收集到的子進程的進程ID；
如果設置了選項WNOHANG（第三個參數），而調用中waitpid發現沒有已退出的子進程可收集，則返回0；
如果調用中出錯，則返回-1，這時errno會被設置成相應的值以指示錯誤所在；
當pid所指示的子進程不存在，或此進程存在，但不是調用進程的子進程，waitpid就會出錯返回，這時errno被設置為ECHILD；

int main()
{
        pid_t retID;
        pid_t pid=fork();
        if(pid<0)
                ERR_EXIT("fork error!");
        else if(pid==0)
        {
                sleep(10);
                exit(0);
        }
        do{
                retID=waitpid(pid,NULL,WNOHANG);
                if(retID==0)
                        printf("No child exited\n");
                sleep(1);
        }while(retID==0);
        if(retID==pid)
                printf("Successfully get child!\n");
        else
                ERR_EXIT("some error occured\n");
        return 0;
 
}

 

父進程經過10次失敗的嘗試之後，終於收集到了退出的子進程。