【Linux】—— 进程等待 waitwaitpid

序言：

 

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。因此，为了解决这个问题，就需要用到有关 “进程等待” 的基本知识！！！
 

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目录

（一）进程的等待必要性

（二）进程等待的方法

1、wait方法

2、waitpid方法

（三）获取子进程status

 1、进程的阻塞等待方式

2、进程的非阻塞等待方式

总结

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（一）进程的等待必要性

进程等待通常是指父进程等待子进程的执行完成。当一个进程创建了一个子进程，并希望在子进程执行完成后再继续执行自己的任务时，父进程需要等待子进程的完成。

以下是一些常见的原因和情况，需要进程等待：

1. 避免僵尸进程：如果父进程不等待子进程完成而直接退出，子进程可能会成为僵尸进程。僵尸进程是已经完成执行但尚未被父进程回收的子进程。为了避免僵尸进程的产生，父进程需要等待子进程完成并回收子进程的资源

2. 父子进程间通信：在使用fork()系统调用创建子进程时，父进程通常需要等待子进程完成，以确保获取子进程的执行结果或处理子进程的退出状态；

3. 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。
    

因此，我们可以得出进程等待就是：

• 通过系统调用，获取子进程退出码或者退出信号的方式，顺便释放内存问题

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（二）进程等待的方法

进程等待可以通过操作系统提供的函数来实现，主要有以下两种方法来进程等待操作：

• waitpid函数：等待指定的子进程完成。可以设置选项参数来指定等待条件。
• wait函数：等待任意一个子进程完成并获取其退出状态。

1、wait方法

遇到新的函数，如果不认识，就先去系统中查询一下：

 【说明】

1. 返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
2. 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
    

接下来，通过代码简单的

 int main(){pid_t id = fork();if(id == 0){//子进程int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我还活着呢，我还有%dS, pid: %d, ppid%d\n", cnt    --, getpid(), getppid());sleep(1);}exit(0);}sleep(10);// 父进程pid_t ret_id = wait(NULL);printf("我是父进程，等待子进程成功, pid: %d, ppid: %d, ret_id: %d\n",getp    id(), getppid(), ret_id);    sleep(5);}

输出显示：

【解释】

• 上述代码是一个简单的示例，展示了父进程创建子进程，并使用wait函数等待子进程完成。

进阶着又有一个问题：那就是父进程在 wait的时候，如果子进程没有退出，那么父进程在干什么呢?

我们把代码改一下看输出结果。代码如下：

 int main(){pid_t id = fork();if(id == 0){//子进程int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我还活着呢，我还有%dS, pid: %d, ppid%d\n", cnt    --, getpid(), getppid());sleep(1);}exit(0);}// 父进程pid_t ret_id = wait(NULL);printf("我是父进程，等待子进程成功, pid: %d, ppid: %d, ret_id: %d\n",getp    id(), getppid(), ret_id);    sleep(5);}

输出显示：

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2、waitpid方法

wait 和 waitpid 的头文件一样。具体如下：

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

返回值：
        1、当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
        2、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；
       3、 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：
               1. Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
               2. Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
     status:
        1.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）
        2.WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
     options:
        1.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。
 

1. 如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
2. 如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
3. 如果不存在该子进程，则立即出错返回。
    

（三）获取子进程status

1. 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。
2. 如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。
3. 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。
4. status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）

具体可以向下述这样理解： 

 

 

判断一个进程是否正常退出，只需要判断是否接收到进程终止信号。大于0，异常退出，有进程终止信号；等于0，正常退出。 

代码演示：

int main()
{pid_t id = fork();if(id == 0){//子进程int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我还活着呢，我还有%dS, pid: %d, ppid: %d\n", cnt--, getpid(), getppid());sleep(1);}exit(111);}                                                                                                                          // 父进程int status =0 ;pid_t ret_id = waitpid(id, &status, 0);printf("我是父进程，等待子进程成功, pid: %d, ppid: %d, ret_id: %d,child exit code: %d, child exit signal: %d\n"\,getpid(), getppid(), ret_id,(status>>8)&0xFF, status & 0x7F);sleep(2);
}

输出结果：

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 1、进程的阻塞等待方式

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>int main()
{pid_t pid;pid = fork();if(pid < 0){printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);return 1;} else if( pid == 0 ){ //childprintf("child is run, pid is : %d\n",getpid());sleep(5);exit(257);} else{int status = 0;pid_t ret = waitpid(-1, &status, 0);//阻塞式等待，等待5Sprintf("this is test for wait\n");if( WIFEXITED(status) && ret == pid ){printf("wait child 5s success, child return code is :%d.\n",WEXITSTATUS(status));}else{printf("wait child failed, return.\n");return 1;}}return 0;
}

输出展示：

 此运行结果是子进程正常退出的场景

2、进程的非阻塞等待方式

  1 #include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<stdlib.h>4 #include <sys/types.h>5 #include <sys/wait.h>6 7 int main()8 {9   pid_t pid;10   pid = fork();11   if(pid < 0){12     printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);13     return 1;14   }else if( pid == 0 ){ //child15       printf("child is run, pid is : %d\n",getpid());16       sleep(5);17       exit(1);18     } else{19       int status = 0;20       pid_t ret = 0;21       do22       {23         ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG);//非阻塞式等待24         if( ret == 0 ){25         printf("child is running\n");26       }27       sleep(1);28       }while(ret == 0);29       if( WIFEXITED(status) && ret == pid ){30       printf("wait child 5s success, child return code is :%d.\n",WEXITS    TATUS(status));31       }else{32         printf("wait child failed, return.\n");33         return 1;34       }35     }                                                                   36   return 0;37 }38 

输出展示：

调用 waitpid 函数（非阻塞，WNOHANG）父子进程交替打印进行各自的循环，大概 5s 之后子进程， 可以看到子进程由 S+ 变成 Z+。

若WIFEXITED(status)为真---->进程正常退出

若WEXITSTATUS(status)>0---->WEXITSTATUS(status)表示子进程的退出码

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总结

以上便是关于进程等待的全部知识了。感谢大家的观看与支持！！！