进程学习：处理僵尸进程的两种方式

上篇讲到僵尸进程产生的原因及危害，并且简要的提到了避免产生僵尸进程的两种方法：
一、让父进程先退出，形成孤儿进程，最终由1号进程（init进程）来回收子进程系统资源；
二、父进程调用wait、waitpid函数，以阻塞或非阻塞轮训的方式来等待子进程退出，并回收子进程的系统资源；
本篇将具体来讲解一下，两种解决方案的具体实施过程。

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一、避免僵尸进程之 ✈✈✈✈ 形成孤儿进程

《Unix 环境高级编程》8.6节

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, const char *argv[])
{
    pid_t  pid;

    //创建第一个子进程
    if ( (pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork error:");
        exit(1);
    }
    //第一个子进程
    else if (pid == 0)
    {

        printf("I am the first child process.pid:%d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());

      //在子进程内创建第二个子进程（即孙子进程）
        if ( (pid = fork()) < 0)
        {
            perror("fork error:");
            exit(1);
        }
        else if (pid >0)
        {
        //第一个子进程退出
            printf("first procee is exited.\n");
            exit(0);
        }
        //从这开始就是孙子进程的天下了
        //睡眠3s保证孙子进程的父进程（第一个子进程）退出，这样孙子进程就会被1号进程所收养，形成孤儿进程
        sleep(3);
        printf("I am the second child process.pid: %d\tppid:%d\n",getpid(),getppid());
        exit(0);
    }
    //父进程处理第一个子进程退出，注意子进程的pid在父进程中返回，所以在这直接等待pid的退出；
    if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)
    {
        perror("waitepid error:");
        exit(1);
    }
    exit(0);
    return 0;
}

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二、避免僵尸进程之 ✈✈✈✈ wait、waitpid函数

• wait函数
  函数原型：pid_t wait(int *status);
  1.功能：
  在父进程中执行，就是阻塞等待当前进程中任何一个子进程的退出，回收了子进程的资源；
  2.参数：
  status 用于保存退出子进程的退出状态，如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态；当子进程调用exit()函数退出子进程时，wait()函数status承接的就是exit()函数的退出值；
  3.返回值：
  成功返回：退出的子进程的pid号
  失败返回：返回 -1，同时errno被置为ECHILD

• waitpid函数
  函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);
  1.功能：等待指定的子进程结束（当子进程的状态发生改变时的处理函数）
  2.参数：
  第一个参数：pid
  常用：
  pid > 0，等待指定的pid子进程退出（表示只会等待指定子进程退出，对于其他的子进程的退出不做处理）;
  pid = -1，等待任意一个子进程的退出；
  不常用：
  pid = 0，等待被调用进程同一组内任一子进程的退出；
  pid < -1，等待组ID等于pid绝对值的任一子进程的退出；
  第二个参数：status（同wait函数）
  第三个参数：options
  0，阻塞等待；
  返回值： 成功 返回pid号；失败 返回-1，此时errno会被设置；
  WNOHANG，非租塞等待；
  返回值： 成功 返回pid号（成功接收到）；失败 返回0（没有接收到）；

out_pid = wait(&ret);  <====等同====> out_pid = waitpid(pid, &ret, 0);

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1.wait函数具体应用：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    pid_t pid, out_pid;

    if( (pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("im child process, and mypid = %d\n", getpid());
        sleep(3);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        out_pid = wait(NULL);
        printf("im farther process, i wait the processpid = %d\n", out_pid);
    }

    return 0;
}

编译-执行（如下图）

wait具体怎么玩儿的？
父进程调用了wait函数，将自己阻塞在wait函数。wait函数参数置为NULL，表示父进程不在意退出进程的状态值（即不在意exit()函数中传的是什么参数）。当子进程执行完毕或调用exit()后，wait会收集到这个子进程的信息，并将其销毁。wait返回退出的子进程的pid号。

为什么调用sleep(3)；？
就是为了验证一下，wait函数会不会阻塞等待，因为父子进程在CPU调度时会抢占执行，看，现在父进程没有抢，而是在等子进程的退出。

刚才我们说了，wait承接的是exit()的参数（即子进程退出的状态值），现在我们来验证一下！
修改代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    pid_t pid, out_pid;

    if( (pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("im child process, and mypid = %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(0);
        //exit(1);
        //exit(2);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        int ret;
        out_pid = wait(&ret);
        printf("im farther process, i wait the processpid = %d\n", out_pid);
        printf("ret = %d\n", ret);
    }

    return 0;
}

我们分别执行exit(0)/exit(1)/exit(2)，编译执行结果如下：
exit(0):

exit(1):

exit(2):

我们可以看到，系统将我们赋值给exit()的参数全部乘以了256.（具体原因老师讲的忘了）

结合着上边这个没解释清的东东，再来讲两个宏。（如果想看一下这两个宏的原型，可以vi -t WIFEXITED,如果vi -t用不了，参见我的其他博客）
如何判断子进程是否正常退出呢？
WIFEXITED()：
1.功能：判断子进程是否为正常退出；
2.参数：注意不是&status，而是status，不是指针哦；
3.返回值：
如果子进程是正常退出，返回一个非零值；
如果子进程是非正常退出，返回0；
WEXITSTATUS():
1.功能：在子进程为正常退出的前提下，读取子进程的退出状态值；
2.参数：与WIFEXITED一样哦；
3.返回值：返回读到的子进程退出状态值；
来，一起验证验证一下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    pid_t pid, out_pid;

    if( (pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("im child process, and mypid = %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(2);
        //exit(1);
        //exit(0);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        int ret;
        out_pid = wait(&ret);

        if(WIFEXITED(ret))
        {
            printf("WIFEXITED(ret) = %d, so child process exit normally\n");
            printf("child process exit num = %d\n", WEXITSTATUS(ret));
        }
        printf("im farther process, i wait the processpid = %d\n", out_pid);
        printf("ret = %d\n", ret);
    }

    return 0;
}

编译执行（如下图）：

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2.waitpid函数具体应用：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    pid_t pid, out_pid;

    if( (pid = fork()) < 0)
    {
        perror("fork error");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("im child process, and mypid = %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(2);
        //exit(1);
        //exit(0);
    }
    else if(pid > 0)
    {
        int ret;
        //此时等同于wait(&ret);
        //out_pid = waitpid(pid, &ret, 0);

        //注意如果让waitpid是非阻塞模式下运行的话，要结合循环使用；
        //注意，这里的pid就是子进程的进程号，因为进程的特性就是子进程的进程号在父进程返回；
        while( (out_pid = waitpid(pid, &ret, WNOHANG)) == 0)
        {
            printf("no child process exited\n");
            sleep(1);
        }

        printf("child process %d is exit\n", out_pid);  
        //这里可以用下面这行来验证下子进程的pid在父进程中返回这句话；
        //printf("pid = %d\n", pid);
    }

    return 0;
}

编译执行（如下图）

子进程睡眠了3秒，每1秒轮训一次，所以打印了3次”no child process exited”后，子进程退出，父进程获取到了子进程退出，释放其系统资源；