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进程控制2——进程等待

news 2025/8/26 8:49:03

在上一小节中我们介绍了进程的创建（fork）与退出（main函数的return与exit函数）
并且要有一个意识，进程退出的时候只有三种情况：
1.进程退出，结果正确
2.进程退出，结果不正确
3.运行异常，收到信号退出

文章目录

1.进程等待
2.wait/waitpid
- 1). wait
- 2). waitpid
2.进程等待如何完成它的任务
- 1). 进程等待解决僵尸进程内存泄漏
- 2). 进程等待如何收到子进程退出信息？
- 3). 从系统层面大致了解父进程获取子进程退出信息信息
3.阻塞等待

现在我们还需要认识一个函数_exit函数
在这里插入图片描述

可以看到它在二号手册里，所以它是系统调用函数。它也能够终止进程。用法跟exit函数一样，那它与exit函数有什么区别呢？代码演示一下：
exit函数
在这里插入图片描述

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_exit函数

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我们发现exit函数会先刷新缓冲区的内容到屏幕上，然后再退出进程，但是
_exit函数是直接退出，没有刷新缓冲区内容，并且exit函数是标准库函数，_exit函数是系统调用函数，由此我们可以得到，exit函数是封装了_exit函数，内部还有诸如刷新缓冲区这样的其他的工作。
在这里插入图片描述
我们知道库函数，系统调用操作系统内核是这样的关系，exit函数刷新缓存区，_exit函数没有刷新缓存区，那么我们也可以得到一个结论，我们所认知的缓存区不在操作系统内部。这就是进程退出所用到的函数。

说明：虽然_exit的参数是int，但是仅有低8位可以被父进程所用。
所以_exit(-1)时，在终端执行$?发现返回值是255。

1.进程等待

当一个进程退出后没有被回收，那么它就会进入僵尸状态，并且它的父进程不回收它的话，这个进程会一直存在，会发生内存泄漏。那么进程等待的一个任务就是为了解决僵尸状态伴随的内存泄漏。
那么什么是进程等待呢？

它其实是使用wait/waitpid的方式来实现父进程对子进程资源回收的等待过程。

为什么要进程等待？上面已经说过

1.为了解决僵尸状态不回收造成的内存泄漏问题。
2.要知道子进程把任务完成的怎么样，因为什么终止，退出（退出码和接受信号），这一点不是必要的。

比如一些场景下父进程是不需要子进程把任务完成与否，子进程因为什么而退出、终止的。

2.wait/waitpid

1). wait

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wait是一个系统调用函数，它有一个参数，我们稍后再说。它会回收任意一个子进程并会返回回收进程的id。
我们现在来展示一下任意这两个字的含义：

我们这里创建了五个子进程，所以掉用五次wait。

可以看到操作系统调度进程是不确定的，wait回收进程也是不确定的。

2). waitpid

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waitpid可以看到有三个参数，第二个参数和第三个参数也先不说，那么显然它是专门回收特定进程的，当它的参数是下面红框中的那样的时候，它和wait没有区别，当waitpid第一个参数小于零的时候，它也是回收任意一个子进程。
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2.进程等待如何完成它的任务

1). 进程等待解决僵尸进程内存泄漏

我们先搞出一个僵尸进程：
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然后使用wait回收这个进程：
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2). 进程等待如何收到子进程退出信息？

这就谈论到wait和waitpid中的int* status这个参数了。我们用C语言做题的时候，也会碰到这样的接口：
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这种叫做输出型参数，目的是调用这个接口带回来某些东西，而这里的status带回来的就是退出码和子进程异常终止收到的信号。
话不多说代码展示：
这里退出码是0：

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退出码为10：

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我们看到我们的退出码是10，但是打印出来的是2560。
我们再用一个11号信号来终止子进程：

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发现status的值又是10。
我们说了，这个变量可以接收到退出码和异常终止的信号，而这两个是两个东西，所以我们的status不是一个单纯的int变量，而是一个32个比特位的二进制数字，而我们也只用它的低十六位：
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那我们现在，来验证一下是否真的是我说的这样呢，我们只需要对status进行位运算就可以：

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确实是我们说的那样。那么说明wait/waitpid确实可以接收退出码和终止信号。
那我们可以这样写：

但是这里介绍两个宏：

WIFEXITED(status) 若此值为非0 表明进程正常结束。若上宏为真，此时可WEXITSTATUS(status)获取进程退出状态。

3). 从系统层面大致了解父进程获取子进程退出信息信息

我们知道进程间具有独立性，所以我们无法通过一个简单的变量来获取子进程的退出信息（因为同一个变量，但凡有一个进程改变它的值，都会发生写时拷贝），所以需要系统调用来实现。
子进程在退出的时候会把代码数据销毁之后，将退出信息写到自己的pcb结构体中并将状态改为Z，然后等待父进程回收，而父进程使用wait/waitpid回收后，才可以释放子进程pcb。
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3.阻塞等待

我们前面的的代码都是父进程等到子进程结束后，再开始回收子进程，那直接回收呢？
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我们看到，父进程回收的时候是一直在等待子进程结束之后才进行的回收，才会执行后续的代码，这就是阻塞等待。这就涉及到waitpid的第三个参数：
当这个参数值为0时，就是阻塞等待。
当这个参数为WNOHANG（一个#define的常量）时，是非阻塞等待：
在这里插入图片描述

在这里我们发现它返回了一个值是0，但是应该是子进程的id才对，这里返回值有了不一样的解释：

返回值大于0：等待成功
返回值等于0：等待成功，但是子进程还没有结束
返回值小于0：等待失败（例如等待一个不存在的进程）

所以当我们使用非阻塞等待时需要以一个循环的方式多次等待，而我们也可以再这个循环里做一些父进程比较简单的任务。