【进程等待】waitpid的参数pid | status的位图位操作WIFEXITEDWEXITSTATUS宏

目录

waitpid

pid

status

status位图 

status按位操作

输入型参数和输入型参数 

宏WIFEXITED&WEXITSTATUS

options&非阻塞等待

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上篇进程等待我们介绍到怎样去进程等待。我们介绍了wait函数&阻塞等待。本篇我们将介绍waitpid函数的参数pid和status。

waitpid

• man 2 waitpid
• 等待一个进程的状态发生变化
• pit_t pid是父进程等待的子进程的pid，情况有3种，这里介绍两种情况。
• int *status是NULL
• int options是0
• 先把后面两个参数设置为NULL和0

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

• 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
• 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；
• 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：

• Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
• Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。

status:

• 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）
• WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

options:

• 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。

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waitpid是一个在Unix和类Unix系统（如Linux）中常用的系统调用，用于等待一个或多个子进程的状态改变。与wait系统调用相比，waitpid提供了更多的灵活性，因为它允许你指定要等待的子进程的PID（进程ID），并可以设置等待的模式（阻塞或非阻塞）。

以下是waitpid函数的原型和参数详解：

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

• pid：这是一个整数，用于指定要等待的子进程的PID。其取值有以下几种情况：
  • pid > 0：等待指定PID为pid的子进程。
  • pid = 0：等待当前进程组中的任何子进程。
  • pid = -1：等待任何子进程，与wait函数的功能相同。
  • pid < -1：等待组ID为-pid的任意子进程。
• status：这是一个指向整数的指针，用于存储子进程的退出状态。如果不需要这些信息，可以将此参数设置为NULL。
• options：这是一个位掩码，用于修改waitpid的行为。常见的选项有：
  • WNOHANG：使waitpid调用变为非阻塞。如果没有子进程满足条件，waitpid会立即返回。
  • WUNTRACED：当子进程被停止时（而不是退出时），也返回它的状态。这通常与跟踪被调试的子进程有关。
  • WCONTINUED：当被停止的子进程恢复时，返回它的状态。

waitpid的返回值有以下几种情况：

• 如果成功，返回收集到的子进程的PID。
• 如果设置了WNOHANG选项并且没有子进程满足条件，返回0。
• 如果在调用中出现错误，返回-1，并设置全局变量errno以指示错误。

waitpid是一个非常有用的工具，允许你更精细地控制和管理你的子进程。

pid

• 这样设置waitpid的参数，waitpid（-1，NULL，0）和 wait（NULL）的功能一致
• pid = -1表示等待任何一个子进程的退出
• pid > 0表示等待指定的一个子进程的退出
• pid为错误数字。wait fail !（只要pid不输入错误❌一般父进程都不会等待失败）
• fork返回值

1. 0是子进程执行
2. >0返回的是子进程的pid 是父进程执行（id是子进程的pid数值）

pid：这是一个整数，用于指定要等待的子进程的PID。其取值有以下几种情况：

• pid > 0：等待指定PID为pid的子进程。
• pid = 0：等待当前进程组中的任何子进程。
• pid = -1：等待任何子进程，与wait函数的功能相同。
• pid < -1：等待组ID为-pid的任意子进程。

 myprocess.c  1 #include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<string.h>4 #include<stdlib.h>5 #include<sys/types.h>6 #include<sys/wait.h>7 8 void ChildRun()9 {10   int cnt = 5;11   while(cnt--)12   {13     printf("I am child,pid: %d,ppid: %d,cnt: %d\n",getpid(),getppid()    ,cnt);14     sleep(1);15   }16 }17 18 int main()19 {20   printf("I am father,pid: %d,ppid: %d\n",getpid(),getppid());//父进>    程21   pid_t id = fork();                                                 22   if(id == 0)//child子进程23   {24     //子进程循环运行25     ChildRun();26     printf("Child quit...\n");27     exit(0);//终止进程，子进程直接僵尸28   }29   //father30   //父进程，父进程在子进程运行期间5ms一直在等待....31   //pid_t rid = wait(NULL); 32   pid_t rid = waitpid(id,NULL,0);33   if(rid > 0)34   {35     printf("wait success,rid: %d\n",rid);36   } 37   sleep(3);38   printf("father quit ... \n");39 }

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【错误的pid演示】

//father31   //父进程，父进程在子进程运行期间5ms一直在等待.... 32   pid_t rid = waitpid(id+1 , NULL , 0);33   if(rid > 0)34   {35     printf("wait success,rid: %d\n",rid);36   }37   else38   {39     printf("wait fail !\n");40   }41   sleep(3);42   printf("father quit ... \n");                     

 

status

status：这是一个指向整数的指针，用于存储子进程的退出状态。如果不需要这些信息，可以将此参数设置为NULL。

• int *status表示通过等待获取子进程的退出信息。（❗前面的进程终止已知进程终止的退出信息表示退出码&退出信号）
• 父进程通过waitpid等待子进程，通过第二个参数就可以拿到子进程的退出信息（status是输出型参数）
• 当然也存在父进程不关心子进程的退出信息，&status直接置为NULL即可。（等待是必须的，但是获取子进程的退出信息不是必须的）
• status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，存在特定的格式。
• status是输出型参数。
• status按位操作拿到退出码和退出信号。
• status通过下面两个宏拿到退出码和退出信号。

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。

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有人问可不可以不用waitpid传递子进程的退出信息，直接定义两个全局变量exit_code，exit_signal。在子进程退出的时候写入自己的退出信息到全局变量当中❓

• 当然不可以，全局也是数据。虽然一开始是被父子进程共享，当子进程要写入的时候，会发生写时拷贝，此刻父子进程都有一份各自的全局变量的数据，父进程是看不到的子进程写入自己的全局变量的数据。
• 所以只能通过waitpid的status参数。下面我们来仔细学习以下☞☞

status位图 

怎么把子进程的退出信息（退出码和退出信号）整合成一个数字赋值给status呢❓

• 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，存在特定的格式，32比特位具体细节如下图（只研究status低16比特位）

1. 32比特位只使用低16比特位
2. 其中次低8位：进程退出时所对应的退出状态（退出码）
3. 其中最低7位：进程退出时是否受到终止信号（退出信号）
4. 第8位：暂时不考虑，后面进程信号会讲

• 所以，退出状态的取值范围是[0，255]，退出信号取值范围：[0，127]
• status是以位图的形式把子进程的退出码和退出信息返回给父进程的

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在Linux的waitpid函数中，status参数是一个指向整数的指针，它用于存储子进程的退出状态信息。尽管status本身是一个整型指针，但我们更关心的是它所指向的那个整数变量的取值范围和内容。

• 这个整数变量（我们称之为status_val）通常用于表示子进程的退出状态。在大多数情况下，我们只关心这个整数的低16位，因为高16位通常不被使用。
• 正常退出：如果子进程正常退出（即调用了exit()函数），那么status_val的低16位的高8位将保存子进程的返回值（范围是0-255）。低8位中的低7位将被设置为0，而最高位（第8位）通常被用来表示一个标志位，以区分是正常退出还是由于信号而退出。
• 异常退出：如果子进程由于接收到一个信号而退出，那么status_val的低16位的低7位将保存导致子进程退出的信号的编号（范围通常是1-127，但取决于系统和信号的具体实现）。同样，最高位（第8位）将用于表示是由于信号而退出。

• 为了从status_val中提取这些信息，可以使用一些宏（如WEXITSTATUS、WTERMSIG等）来进行位操作和提取。

• 因此，status本身并没有一个固定的取值范围，因为它只是一个指针。但它所指向的那个整数变量（status_val）的取值范围和内容则取决于子进程的退出状态。

 

status按位操作

我们知道子进程的退出码和退出信息被父进程调用waitpid等待时，赋值给status参数。如果我们想要在父进程里面查看详细的子进程的退出码和退出信息🆗请看下面代码。

• 正常退出：(status>>8)&0xFF
• 异常退出：status&0x7F
• 解释☞位操作专题。

//....同上18 int main()19 {20   printf("I am father,pid: %d,ppid: %d\n",getpid(),getppid());//父进程21   pid_t id = fork();22   if(id == 0)//child子进程23   {24     //子进程循环运行25     ChildRun();26     printf("Child quit...\n");27     exit(1);//终止进程，子进程直接僵尸28   }29   //father30   //父进程，父进程在子进程运行期间5ms一直在等待.... 31   int status = 0;32   pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);33   if(rid > 0)34   {35     printf("wait success,rid: %d\n",rid);36   }37   else38   {39     printf("wait fail !\n");40   }41   sleep(3);42   printf("father quit,status: %d,code: %d,signal: %d\n",status, (status>>8)&0XFF,status&0X7F);            43 }

【kill -9 pid错误测试】

【野指针错误测试】

输入型参数和输入型参数 

在函数或系统调用的参数中，我们通常区分输入型参数（Input Parameters）和输出型参数（Output Parameters）。这些参数在函数或系统调用的执行过程中扮演不同的角色。

1. 输入型参数（Input Parameters）：

   • 这些参数是函数或系统调用所需的信息或数据，用于执行特定的任务或操作。
   • 它们通常由调用者（Caller）提供，并在函数或系统调用内部被使用。
   • 输入型参数的值在函数或系统调用执行前后不会改变（除非函数或系统调用有特定的功能去修改它们）。
   • 在waitpid函数中，pid和options是输入型参数。pid指定了要等待的子进程的PID，而options则设置了等待的行为（如阻塞或非阻塞）。

2. 输出型参数（Output Parameters）：

   • 这些参数用于存储函数或系统调用的结果或返回的数据。
   • 它们通常在函数或系统调用执行前未定义或具有初始值，但在执行后被赋值或更新。
   • 输出型参数的值在函数或系统调用执行后会被改变。
   • 在waitpid函数中，status是输出型参数。它用于存储子进程的退出状态信息，这些信息在函数执行前是未知的。

总结：输入型参数是函数或系统调用所需的信息，而输出型参数则用于存储函数或系统调用的结果。在调用函数或系统调用时，正确设置输入型参数和处理输出型参数是非常重要的。

【输入型参数VS输出型参数】简而言之，输入型参数是调用者提供，输出型参数是程序赋值提供 

宏WIFEXITED&WEXITSTATUS

除了用status通过按位操作来提取子进程的退出码和退出信号，有没有其他方法❓ 

• status按位操作不方便，介绍两个宏。（本质上就是status按位操作封装的）
• WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回状态，则为真。查看进程是否是正常退出
• WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。查看进程的退出码 
• WIFEXITED：W：wait  IF：if  EXITED：exited（等待退出）
• WEXITSTATUS：W：wait  EXIT：exit  STATUS：status（等待退出状态）
• 本质是：检查退出信号sign位也就是status的低7位是否位0，为0则是正常退出。非0则是异常退出。若是正常退出则若用户愿意可以用WEXITSTATUS查看退出码。
• ❗可以用这两个宏来判断是否退出为正常。

 1: myprocess.c1 #include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<string.h>4 #include<stdlib.h>5 #include<sys/types.h>6 #include<sys/wait.h>7 8 void ChildRun()9 {                                                                                                        10   int cnt = 5;11   while(cnt--)12   {13     printf("I am child,pid: %d,ppid: %d,cnt: %d\n",getpid(),getppid(),cnt);14     sleep(1);15   }16 }17 18 int main()19 {20   printf("I am father,pid: %d,ppid: %d\n",getpid(),getppid());//父进程21   pid_t id = fork();22   if(id == 0)//child子进程23   {24     //子进程循环运行25     ChildRun();26     printf("Child quit...\n");27     exit(1);//终止进程，子进程直接僵尸28   }29   //father30   //父进程，父进程在子进程运行期间5ms一直在等待.... 31   int status = 0;32   pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);33   if(rid > 0)34   {35     if(WIFEXITED(status))36     {37       printf("child quit normal,child exit code: %d\n",WEXITSTATUS(status));38     }39     else40     {41       printf("child quit unnormal!\n");42     }43     printf("wait success,rid: %d\n",rid);                                                                44   }45   else46   {47     printf("wait fail !\n");48   }49   sleep(3);50  //printf("father quit,status: %d,code: %d,signal: %d\n",status,(status>>8)&0XFF,status&0X7F);51 }

options&非阻塞等待

前面讲到在子进程运行期间，父进程一直在等待，能不能干点别的事情❓  

options：这是一个位掩码，用于修改waitpid的行为。常见的选项有：

• WNOHANG：使waitpid调用变为非阻塞。如果没有子进程满足条件，waitpid会立即返回。
• WUNTRACED：当子进程被停止时（而不是退出时），也返回它的状态。这通常与跟踪被调试的子进程有关。
• WCONTINUED：当被停止的子进程恢复时，返回它的状态。

🙂感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正。下篇阻塞等待和非阻塞等待以及waitpid的最后一个参数。