【Linux】进程等待

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0. 进程等待概念

一个进程的退出码关乎这个进程的运行状态.那我们如何获取子进程运行状态,这就是进程等待的作用.

• 什么是进程等待：

通过系统调用wait()||waitpid()来对子进程进行状态检测与回收功能.

• 为什么我们需要进程等待这一功能呢? 1. 我们有时需要关注这个进程的退出状态2. 当子进程结束为僵尸进程的时候,我们需要父进程去等待回收这个子进程.否则会造成内存泄漏的问题

1. wait()函数解析

在man手册里可以看到其参数为int * status.我们先不传入参数.先这样使用

pid_t ret=wait(NULL);

若回收成功则返回捕获回收成功的子进程ID.若回收失败则返回-1

我们先试着这样使用,编译运行以下程序.

#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidrunchild(){int cnt =5;while(cnt--){printf("i am a child process my pid is : %d,my parent is: %d,cnt :%d\n",getpid(),getppid(),cnt);sleep(1);}}intmain(){
    pid_t id =fork();if(id ==0){runchild();exit(0);}elseif(id <0){printf("create faild\n");}else{sleep(10);
        pid_t ret =wait(NULL);if(ret == id){printf("wait success!\n");}sleep(10);}return0;}

我们可以观察到该进程的每一个状态:

• 首先,父子进程被创建,子进程打印相关信息.
• 五秒后子进程退出为僵尸状态.父进程还未回收子进程
• 十秒过后,父进程回收完毕子进程
• 父进程退出

父进程在等待回收子进程时,不回做接下去的事情.这就是阻塞调用.整个进程都在等待子进程回收的完成

2. waitpid() 函数解析

waitpid相较于wait多了两个参数.

1. pid_t pid 为需要等待的进程pid
2. int options 为是否需要进行阻塞调用
3. *int wstatus 为进程退出码与退出状态

从上到下我们一个个来解析.

2.1 pid_t pid

我们传入-1,则表示等待任意一个子进程.传入固定的pid,则为等待固定的子进程.

waitpid(-1,NULL,0);

此时的waitpid函数与我们上面使用的wait函数等价.

2.2 int * wstatus

之前我们提到过了,我们需要把一个子进程的退出状态(退出码,退出信号)带出来.如何从一个函数中带出一个变量呢?

除了返回值,我们可以使用指针带出.

#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>voidrunchild(){int cnt =3;while(cnt--){printf("i am a child process my pid is : %d,my parent is: %d,cnt :%d\n",getpid(),getppid(),cnt);sleep(1);}}intmain(){
    pid_t id =fork();if(id ==0){runchild();exit(1);}elseif(id <0){printf("create faild\n");}else{int status=0;
        pid_t ret =waitpid(-1,&status,0);if(ret == id){printf("wait success!,status: %d\n",status);}sleep(10);}return0;}

子进程的退出码是1.而运行这段程序 我们发现获取的退出码是256.这是为什么呢?

status的设计类似bitmap的思想.在一个32位整型数中,我们现阶段只用到低16位

进程结束有三种状态:

1. 正常终止结果正确
2. 正常终止结果错误
3. 异常终止

第一、二种情况都为正常终止,此时低8位(0-7)为0.从第8位开始保存退出码.

第三种情况位被异常终止,本质为被信号杀死.则其低8位用来表示被杀死的信号类别.

所以我们需要按位与就可以取出对应的退出码和终止信号.

其中sig code= status& 0x7f 提取出低7位

​ exit code = (status>>8) & 0xff 提取出高8位

当然我们系统也提供了三个宏,来判断子进程是否正常退出?退出码以及退出信号

2.3 int options

有一个参数为WNOHANG,非阻塞调用.

也就是父进程只会询问一次,若执行到这时,子进程等待回收,则回收.若无,则继续往下执行.

通常我们可以通过轮询等待(通过循环,每隔一段时间问一次)来提高效率.
没有等待成功的反回值为0

3.Task_struct中的退出状态信息

为什么我们不直接取,要么麻烦通过函数来访问呢?

因为这个退出信息是存在子进程的Task_struct中的.访问系统的数据只能通过系统调用来进行.

在多进程运行时，我们并不知道哪个进程先开始运行，但是一定要保证，父进程是最后一个退出的进程，否则就会出现长时间的僵尸状态，进而导致内存泄漏。