父进程等待子进程退出 / 僵尸进程孤儿进程

Q：父进程为什么要等待子进程退出？

A：回顾创建子进程的目的，就是让子进程去处理一些事情，那么“事情干完了没有”这件事，父进程需要知道并收集子进程的退出状态。子进程的退出状态如果不被收集，就会变成僵尸进程。而如果父进程在子进程之前就退出了，则此时的子进程会变成孤儿进程。

而父进程会通过下面几个宏来解析具体返回的状态码：

 

僵尸进程

其实上上节的demo2的代码就会产生僵尸进程，因为父进程没有收集子进程的退出状态：

demo2.c:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = vfork();if(fork_return > 0){while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(-1);}}}return 0;
}

运行效果：

看起来似乎运行效果很对，但如果使用"ps -aux|grep zombie"查看进程就会发现，PID号为3126的子进程已经变成了僵尸进程：

“ S+ ”代表 进程正在正常运行中

“ Z+ ”代表 僵尸进程

孤儿进程 

Linux为了避免系统存在过多孤儿进程，init进程收留孤儿进程，变成孤儿进程的父进程。

修改demo2.c：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d, my father JS's PID = %d\n",getpid(),getppid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}

运行效果：

可见，父亲打印一条消息就会去世，在去世前，子进程的父亲就是原来程序的PID，但是当父亲离开后，子进程被PID为1797的进程收养了。

通过“ps -aux” 查找1797：

但是根据概念，子进程不应该被PID号为1的进程收养吗？原因看这里：

父进程终止，子进程未被init收养问题_抱走♡的博客-CSDN博客 

所以是Linux的系统版本导致的问题应该= =

 

wait相关函数 

需要添加的库：

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

wait函数原型：

 pid_t wait(int *wstatus);

参数说明1：

• wstatus：这是一个整数型指针，如果设置为“NULL”，则表示不关心退出的状态；如果不设置为“NULL”，则子进程退出的状态会放在这个指针指向的地址中。

 

waitpid函数原型： 

waitpid和wait的区别就是，wait函数调用后在子进程退出前父进程会被强制阻塞，而waitpid中有一个参数可以使得父进程不被阻塞。

pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);

参数说明2：

• pid：

• wstatus：这是一个整数型指针，如果设置为“NULL”，则表示不关心退出的状态；如果不设置为“NULL”，则子进程退出的状态会放在这个指针指向的地址中。
• options：

1.  option如果设置为“WNOHANG”，则 若由PID指定的子进程不是立刻可用的，则waitpid不阻塞，此时其返回值为0
2.  option如果设置为“WUNTRACED”，则 若某实现支持作业控制，而由PID指定的任一子进程已处于暂停状态，并且其状态自暂停以来还未报告过，则返回其状态，WIFSTOPPED宏确定返回值是否对应于一个暂停子进程
3.  option如果设置为“WCONTINUED”，则 若实现支持作业控制，那么由PID指定的任一子进程在暂停后已经继续，但其状态尚未报告，则返回其状态（POSIX.1的XSI拓展）

 

父进程等待退出并收集状态的演示

demo3.c:

使用wait函数，并将wstatus设置为NULL：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){wait(NULL);while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}

实现效果1：

 

可见虽然使用的是fork函数而不是vfork，但是由于父进程调用了wait函数，所以在子进程运行时一直阻塞，直到子进程退出，父进程才开始执行。

使用"ps -aux|grep demo3-1"查看进程：

可见，此时PID为3056的子进程已经完全退出，所以没有之前出现的僵尸进程了。 

使用wait函数，并不将wstatus设为NULL：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;int status = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){wait(&status);printf("child quit, exit status = %d\n",WIFEXITED(status));while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}

注意，由于此时的子进程是正常退出，则刚刚提到的宏“WIFEXITED”的值为真，并且可以使用 “WEXITSTATUS” 来解析状态，才可以得到正确的值！

实现效果2：

可见，此时在子进程正常退出后，父进程在运行前还得到了子进程退出时的状态码。

使用"ps -aux|grep demo3-2"查看进程：

可见，PID号为3109的子进程已经退出

 

demo4.c：

使用waitpid函数，并将option设为“WNOHANG”：

waitpid(fork_return,&status,WNOHANG);

回顾刚刚讲的PID参数如果>0，则等待“进程号等于这个PID”的子进程，而之前就说过fork的返回值就是子进程的PID，所以在这里直接将第一个参数设置为fork_return

实现效果：

可见，这次父进程没有阻塞并且直接返回，然后父子进程开始抢占CPU，等子进程成功执行三次退出之后，再次变成只有父进程在执行了。

 但是此时，使用"ps -aux|grep a.out"查看进程：

可见： PID号为3254的子进程变成了一个僵尸进程

所以，父进程的非阻塞等待会造成子进程变成僵尸进程！