Linux操作系统学习（进程等待）

进程等待

​ 我们知道fork函数可以创建一个子进程，而子进程通常是替父进程完成一些任务，而父进程在fork之后需要通过wait/waitpid等待子进程退出。这就是进程等待

进程等待的必要性

• 通过获取子进程退出时的反馈信息，可以知道子进程执行的结果如何、
• 可以保证时序问题，即先退出子，再退出父
• 进程退出时会先进入僵尸状态，而僵尸状态不能被kill杀掉还浪费维护成本占用空间但不使用等等危害（内存泄漏），需要通过父进程wait/waitpid释放该子进程的资源

所以进程等待就是，子进程替父进程执行一些任务后结束，父进程要读取子进程执行结束后的反馈的等待，就是进程等待

如何进程等待

这里需要用到如下两个函数

wai

#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h>
int wait(int *status)

• 如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID；
• 如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。

这里只讲waitpid，wait比waitpid简单，会了下面的就会这个了

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waitpid

#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);

参数（pid）	功能
小于 -1	等待进程组号为pid绝对值的任何子进程。
等于 -1	等待任何子进程，此时的waitpid()函数就退化成了普通的wait()函数。
等于 0	等待进程组号与目前进程相同的任何子进程，也就是说任何和调用waitpid()函数的进程在同一个进程组的进程。
大于 0	等待进程号为pid的子进程。

参数（status输出型参数） 宏	功能
WIFEXITED(status)	如果子进程正常结束，它就返回真；否则返回假。
WEXITSTATUS(status)	如果WIFEXITED为真，则可以用该宏取得子进程exit()返回的退出码。
WIFSIGNALED(status)	如果子进程因为一个未捕获的信号而终止，它就返回真；否则返回假。
WTERMSIG(status)	如果WIFSIGNALED为真，则可以用该宏获得导致子进程终止的信号码。
WIFSTOPPED(status)	如果当前子进程被暂停了，则返回真；否则返回假。
WSTOPSIG(status)	如果WIFSTOPPED为真，则可以使用该宏获得使子进程暂停的信号代码。

status这里只用16个bit位，正常退出时，可以读取到退出码，程序异常只能读取到终止信号

• 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。

• 如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。

• 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。

• 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

• 正常执行代码退出可以收到退出码，而退出信号为0

• 而代码异常没跑完，可以读取到终止信号，但没有退出码

options参数 ：参数options提供了一些另外的选项来控制waitpid()函数的行为。如果不想使用这些选项，则可以把这个参数设为0。
一般常用的有两个
WNOHANG ：如果pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数立即返回0，而不是阻塞在这个函数上等待；如果结束了，则返回该子进程的进程号。
WUNTRACED：如果子进程进入暂停状态，则马上返回。

waitpid的返回值
当返回正常时，waitpid返回收集到的子进程的进程ID
如果设置了WNOHANG,而调用中waitpid发现自己没有已退出的子进程可收集，则返回0;
如果在调用中出现错误，则返回-1，同时errno会被设置成相应的值来提示错误。

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验证

wait

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>void test1()
{pid_t id = fork();if(id == 0){int count = 5;while(count){printf("child run -> %d，child pid:%d \n",count,getpid());sleep(2);count--;}exit(0);}sleep(20);pid_t waitid = wait(NULL);if(waitid > 0){int count = 5;while(count){printf("child success. parent run->%d\n",count);sleep(1);count--;} }elseprintf("waait error\n");
}int main()
{test1();return 0;
}

下面来验证waitpdi

（1）status相关

只需把最上面的代码稍微修改即可，如下图所示：

status是输出型参数，操作系统会去读取退出码和信号

（2）options相关

(WNOHANG| WUNTRACED) 这两个参数的作用是非阻塞等待 (做自己的任务，并每一段时间检查一次)

参数置0则表示阻塞等待 (只做等待这一件事，直到等待结束，才去执行自己的）

从运行状态(队列)的task_struct放到等待队列中就叫做 挂起等待（阻塞），从等待队列放到运行队列被CPU调度就叫做唤醒进程

这里解释为什么命令行的指令能看到退出码：可以理解为命令行执行的指令说就是一个子进程，在bash下的子进程，所以每个指令都看作是一个进程，都有自己的退出码、终止信号