浅谈Linux进程等待

首先我们要想到两个问题：

1、进程为什么等待？

2、进程怎么等待？

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为什么等待：首先要知道进程终止或者退出的时候会发生什么，进程会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但是PCB却会暂时保留，里面存了一些信息，假如這个进程运行结束，不论结果正确与否，只要是正常终止（反正进程是把代码跑完了），PCB里面就放着进程的退出状态（退出码），如果是异常终止（肯定是收到信号了），那么PCB里面存放着导致该进程终止的信号。我们知道，子进程的退出状态必须由父进程回收，也就是说，父进程必须得等待子进程（這个我们在学习进程最基础的时候就是意识里面的了），父进程要是不等先驾鹤西去了，那么子进程就成了孤儿进程等待领养，领养的那位还是得等，不管咋样只要是有子进程的进程，都得等，原因只有一个：父进程要拿到子进程的退出状态，然后释放子进程的僵尸状态，彻底清除掉這个进程（pcb没了，链表push） （当一个进程终止（不管正常异常）时候，内核会向其父进程发送信号，通知父进程要等，父进程调用wait）

怎么等待： 两个接口：1. pid_t wait(int* status)；2.pid_t waitpid( pid_t pid, int *status ,int options);

注：可以使用$?是查看正常退出的退出码

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补充：关于进程的退出状态

常见两种：

1、运行完毕，结果准确，退出码0

2、运行完毕，结果错误，退出码非0

第三种情况：进程异常退出（原因：进程收到一个退出的信号），所以对于进程等待，需要注意是否收到退出信号（异常），收到退出码（正常运行完毕），当然這个在后面是可以使用宏来判断的。

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系统调用

1.wait系统调用 ：pid_t wait(int* status);

头文件：
#include
#include

参数：一个 int* status 输出型参数，整型指针，指向的空间即存放退出子进程的推出状态，所以它就是获取子进程推出状态的，不关心可以设置位NULL；

注意：父进程调用wait，是等待任意一个已经退出的子进程，只要是有子进程退出了，那么就获取子进程退出状态然后返回。

注意：這中等待方式是阻塞式等待 ，也就是说如果父进程调用了wait函数，那么父进程啥都不干了自己的代码不跑了就坐在那等退出的子进程，目前要是没有要退出的子进程，，父进程就一直等着，這就是阻塞式等待；那么如果有子进程退出了，那么就获取推出状态返回。当然，如果父进程是收到了SIGCHLD信号，那么它肯定是立马调wait立马返回然后立马清理然后没了，我们在任意时刻调用wait必定很可能是会阻塞的。

返回值：我们能看出来返回值是pid，如果返回值>0，可想而知必然是返回的子进程的进程id，可以通过status指针看看子进程退出状态（如果status不为空）。

如果返回值是-1，则等待失败，为啥会等待失败：原因之一就是调用wait函数的进程本身就没有子进程，（还有這种操作？）、调用出错。

总之：wait系统调用是父进程为了等待子进程退出而调用的，在任意时刻调用wait会使得父进程阻塞，所以這是一种阻塞式调用。

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2.waitpid系统调用：pid_t waitpid( pid_t pid, int *status ,int options);

头文件：和上面wait一样。

参数：第一个参数我们可以猜到，是要等的那某个进程id等于pid的子进程（pid>0），指定要等哪一个，第二个参数意义和wait调用如出一辙，第三个参数是一个选项，如果options设置为0，那么這个函数就是阻塞式等待，如果设置options为 WNOHANG，waitpid发现没有已经退出的子进程可以收集，就返回0。這就是非阻塞式等待。

那么這里我们就能明显感觉到waitpid和wait的区别：waitpid是等待指定的子进程退出，而wait是等到谁就是谁，wait在等待的时候就是阻塞，而waitpid如果等不到就立马返回继续干自己的事情，是一种非阻塞式等待。

如果第一个参数pid==-1，那么就是等待任意一个子进程，和wait等效。

返回值：如果返回值>0，则等待成功，返回是子进程的id，如果==0，那么就是发现等待的那个子进程没有退出，则立即返回0，如果==-1，则调用失败。

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补充：

#轮询的概念：定期循环的检测等待的措施是否准备就绪（一定要基于非阻塞式调用），在代码实现的时候，如果使用waitpid外面嵌套一个条件，如果返回值==0那么就让父进程自己做自己的事情，隔一段时间调用waitpid，如果子进程返回了那么ok，這样就实现了轮询。

关于WIFEXITED和WEXITSTATUS這两个宏：

（注意：這两个宏对于wait和waitpid都是可用的）

可以用這两个宏来检查wait和waitpid所返回的子进程的退出状态：

如果WIFEXITED（status） 非0，则说明进程是正常退出的，不是异常退出的，那么我们可以使用WEXITSTATUS（status）来查看或者提取进程退出的返回值，例如：子进程要是调用exit（3），那么WEXITSTATUS（status）返回值就是3。

注意：如果如果WIFEXITED（status）为0，wait或者waitpid等待的那个子进程是异常退出，收到了信号而终止了运行。也只能说明這一点，這个时候的WEXITSTATUS（status），是毫无意义的，它只能返回正常退出的子进程的退出码，這一点要清楚。

总结：从整个操作系统来看，shell是一个老大程序，我们运行的程序都是shell的子进程，当一个进程结束时，shell调用了wait或者waitpid得到进程的推出状态然后彻底清除进程，所以说我们可以通过$?查看最近一个退出的进程的退出状态。

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测试用例：

使用wait进行等待（阻塞式）：

运行结果：

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使用waitpid进行等待（非阻塞式）：

运行结果：