父进程等待子进程结束 waitpid wait

时间:2023-12-05 13:39:44

我们一直在强调一个概念就是进程是一个程序执行的实例,是内核在虚拟概念下创建的实体,它实例化的体现在用户态就是程序代码和代码使用的变量(存储空间),在内核态就是内核为我们每个进程所保存的数据结构(状态信息)等。

当一个进程由于某种原因停止时,内核并不是直接将为它保存的状态信息从内核移除,相反,进程会一直被保持在一种已经终止的状态,直到被它的父进程回收,当父进程回收已经终止的子进程时,内核会将子进程的退出状态传递给父进程,然后抛弃已经终止的进程,从此刻开始,这个进程才会消失,一个子进程结束但是还没有被父进程回收的进程叫做”僵尸进程”,要是父进程先于子进程结束,那么它的子进程就会称为”孤儿进程”,最终会被PID为1的init进程收养。什么?init进程?好眼熟,对,它是我们引入进程的概念时候提过的。下面我们将介绍父进程等待子进程结束的两个函数,wait()和waitpid()函数。

首先我们来看下man wait的内容:

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status); //status表示退出状态,指向子进程的退出码
返回:如果成功,返回子进程的ID;如果失败,返回-1。
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); //option可选择设置waitpid不堵塞
返回:如果成功,返回子进程的ID;如果option设置为WNOHANG,则为0;如果其他错误,则为-1。

waitpid()函数:

默认的,当option参数为0的时候,它挂起等待一个子进程的结束;如果子进程中一个进程在刚调用的时候就已经结束了,那么waitpid()就会立即返回,如果正常情况下,这两种都会返回已经终止的进程的PID,并且将这个进程从系统中去除。下面我们再来详细介绍下它的三个参数:

(1):pid:判定等待集合的成员

pid > 0 : 表示等待集合中进程号为pid的特定子进程。

pid = -1 : 表示等待进程的任意一个子进程。

pid = 0 : 表示等待其组ID等于调用进程的组ID的任意一个进程。

(2):status:检查已回收的子进程的退出状态,主要是利用wait.h头文件中的几个宏来检测。

WIFEXITED(status) : 如果子进程通过调用exit或者return正常终止,那么就返回真。

WEXITSTATUS(status) : 返回一个正常终止的子进程的退出状态,返回子进程中exit或_exit的低八位。

WIFSIGNALED(status) : 若子进程异常终止,它就取得一个非零值,表示真。

(3):options : 修改默认行为,介绍最常用的一个。

WNOHANG : 如果等待集合中的任意一个子进程都还没有终止,那么就立即返回,(返回值为0),默认的行为是挂起调用进程等待,直到有子进程结束,这样可以避免阻塞,我们还可以在等待子进程结束的同时干点别的什么事。

下面我们来看一段代码:

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h> int main(int argc,char *argv[])
{
pid_t pid;
int status; printf("Hello\n");
pid = fork();
if(pid != 0) {
if(waitpid(-1,&status,0) > 0) {
if(WIFEXITED(status) != 0) {
printf("%d\n",WEXITSTATUS(status));
}
}
}
printf("Bye\n");
exit(100);
}

父进程等待子进程结束 waitpid wait

输出为什么是4行大家懂不懂呢,首先输出Hello没有什么解释的,然后在fork之后我们可以看做有两份一样的代码分别属于父进程和子进程,然后子进程输出Bye,此时的父进程已经被挂起等待子进程的结束,然后子进程100退出码退出,此时父进程结束挂起状态,WEXITSTATUS(status)输出退出码,接着向下执行,再次输出Bye!

错误条件:如果调用进程没有子进程,那么waitpid()函数返回-1,并且设置errno的值为ECHILD;如果waitpid()函数被一个信号中断,那么返回-1,并且设置errno的值为EINTR。举个例子:

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<errno.h> int main(int argc,char *argv[])
{
pid_t pid;
int status;
pid = waitpid(-1,&status,0); printf("pid is %d\n",pid);
if(errno == ECHILD) {
perror("waitpid");
}
}

父进程等待子进程结束 waitpid wait

我们可以看到对于没有子进程的进程如果调用waitpid()函数的话返回-1,并且将errno值设置为ECHILD,我们可以用perror()函数打印出来错误原因是没有子进程。

wait()函数

介绍完waitpid()函数,wait()函数实际上就不用多说了,它是waitpid()函数的简单版本

wait(status) = waitpid(-1,&status,0)。来段代码练练手:

#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h> int main(int argc,char *argv[])
{
int pid;
char *msg;
int k;
int exit_code; pid = fork();
switch(pid){
case 0:{
printf("curpid = %d,parentpid = %d\n",pid,getppid());
msg = "children process is running";
k = 5;
exit_code = 55;
break;
}
case -1:{
perror("process creat failed\n");
exit(-1);
}
default:{
printf("childpid is %d ,parentpid is %d\n",pid,getpid());
exit_code = 0;
break;
}
}
printf("------------------------%d\n",pid);
if(pid != 0)
{
int stat_val; // 值为0
int child_pid; child_pid = wait(&stat_val); //wait函数的返回值是终止运行的子进程的pid, 遇到wait函数之后开始执行子进程.
printf("child process has exited,pid = %d\n",child_pid);
if(WIFEXITED(stat_val)){
printf("child exited with code %d\n",WEXITSTATUS(stat_val));
}
else {
printf("child exited abnormally\n");
}
}
//让子进程暂停5秒
else
{
while(k-- > 0)
{
puts(msg);
sleep(1);
}
}
exit(exit_code);
}

父进程等待子进程结束 waitpid wait

我们首先fork一个子进程,然后子进程执行的是case 0 中的代码以及下面else中的代码,父进程执行default中代码和下面if中的代码,但是父进程到wait函数的时候就会挂起来等待子进程的结束。子进程连续输出5次msg的内容之后退出,exit_code=55;这个会被父进程中的 WEXITSTATUS(stat_val) 检测到。

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