72-孤儿进程与孤儿进程组

之前有学习过僵尸进程，它指的是“未老先衰”的子进程先于父进程去逝，而父进程未对它进行回收(wait)所产生的。

本文来谈谈，另一个对立的概念——孤儿进程，以及孤儿进程组。

1. 孤儿进程

如果一个进程，它的父进程先终止了，则该进程成为孤儿进程。此后，该进程的父进程变为 1 号 init 进程。

下面的代码可以产生一个孤儿进程。

int main() {
  pid_t pid = fork();
  if (pid == 0) {
     while(1) sleep(1);
  }
  return 0;
}

上面的程序运行后，产生一个子进程，进入死循环，而父进程将会退出，此后子进程被 init 进程回收，成为孤儿进程。

需要注意的是，孤儿进程不像僵尸进程，它是无害的，也不需要回收。

2. 孤儿进程组

整个进程组也可以成为孤儿。POSIX.1 将孤儿进程组定义为：

该进程组的每个成员的父进程要么是该组的成员，要么在其它会话中。

只要能够满足上面的定义，则此进程组就是孤儿进程组。可能读起来比较拗口，看图 1 中的例子可能会清楚点。

图 1 非孤儿进程组与孤儿进程组

图 1 中，按照孤儿进程组的定义，进程组 1 不是孤儿进程组，因为进程组 1 中有一个进程的父进程不属于进程组 1，也不在另一个会话中。

进程组 2 是孤儿进程组，因为该组中的每个成员满足定义：每个成员的父进程要么在本组中，要么在其它会话中。

3. 孤儿进程组的特性

如果一个进程组包含一个或一个以上的停止的进程，当该进程组变成孤儿进程组时，每个处于停止状态的进程会接收到 SIGHUP 挂断信号，紧接着又会收到 SIGCONT 信号。（以上是 APUE 中的解释）

注意，在英文原版中是这样叙述的：

Since the process group is orphaned when the parent terminates, and the process group contains a stopped process, POSIX.1 requires that every process in the newly orphaned process group be sent the hang-up signal (SIGHUP) followed by the continue signal (SIGCONT).

上面的大意是说，刚产生的孤独进程组中的每一个进程，而不是每一个停止的进程，是每一个进程都能收到 SIGHUP 信号。中文翻译版本的确有点坑爹啊！！！

在 Ubuntu 和 Red Hat 中的测试结果也验证了原版中的解释，如果进程组存在停止状态的进程，当该进程组变成孤儿进程组时，该进程组中所有进程都会收到 SIGHUP 信号。其它系统中并未测试，如果你的结果和此不一样，请在下文留言。

4. 实验

下面的程序功能：进程组中存在停止的进程，该进程组成为孤儿进程组后，该进程组所有的进程会收到 SIGHUP 信号。另外，该程序还演示了后台进程组试图读控制终端会产生错误。

需要注意的是，父进程终止，子进程进入后台进程组。

• 代码

// orphan.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void handler(int sig) {
  printf("hello sighup, pid = %d\n", getpid());
}

void print(char *name) {
  printf("%s: pid = %d, ppid = %d, pgrp = %d, tpgrp = %d\n", 
      name, getpid(), getppid(), getpgid(getpid()), tcgetpgrp(0));
  fflush(stdout);
}

int main() {
  char c;
  pid_t pid;
  print("parent");

  pid = fork();
  if (pid < 0) {
    perror("fork");
  }   
  else if (pid > 0) {
    sleep(5);
  }
  else {
    print("child");
    signal(SIGHUP, handler);
    kill(getpid(), SIGTSTP); // 让子进程暂停
    print("child"); // 如果执行了此行，说明已经收到了 SIGHUP 信号

    if (read(STDIN_FILENO, &c, 1) != 1) {
      printf("read error, error number: %d\n", errno);
    }   
    exit(0);
  }
  return 0;
}

• 编译和运行

$ gcc orphan.c
$ ./orphan

• 结果

图2 运行结果

上面的结果正是预期的。

程序一开始让父进程打印信息，接着 fork 出子进程，让子进程打印信息，然后子进程进入停止状态。

等待父进程结束后，子进程所在的组变成了孤儿进程组，同时它也是后台进程组。接着所有子进程会收到 SIGHUP 信号，因为子进程对该信号进行了捕获，信号处理函数向控制终端输出 hello sighup, pid = 3080.

接下来子进程继续执行 print 向屏幕输出信息，注意此时的前台进程组 tpgrp = 3056，这是 bash 进程所在的进程组 id，也等于 bash 进程的 id.

最后，子进程试图读控制终端，于是收到 SIGTTIN 信号，read 返回出错，errno 被设置为 5，也就是 EIO，解释如下：

EIO I/O 错误。当进程位于后台进程组时，还试图从控制终端读，就会产生此错误。

为了验证其它未停止的进程也能收到信号，你可以多 fork 一个子进程来进行测试。

5. 总结

• 理解什么是孤儿进程组
• 理解进程组中存在和不存在停止的进程的影响

练习：产生一个孤儿进程组，该进程组中有停止的进程，在程序中捕获 SIGHUP 信号。