进程控制——进程等待
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<4>前言：之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源。
目录
一.进程退出场景
二.进程常见的退出方法
1. 从main返回
2. 调用exit
3.系统调用 _exit
4.对比exit()和_exit()
5.ctrl + c，信号终止
三.进程等待
1.进程等待的必要性
2.进程等待的方法wait方法
3.进程等待的方法wait方法waitpid方法
四.获取子进程的status
1.代码正常终止
2.代码异常终止
一.进程退出场景
- 代码运行完毕，结果正确
- 代码运行完毕，结果不正确
- 代码异常终止
见一见这三种情况：
测试代码程序结束结果正确：
正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）
#include
int main()
{
printf("***********begin**********\n");
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++)
sum += i;
printf("***********end**********\n");
if (sum == 5050)
return 0;
else
return 1;
} makefile文件：
proc:proc.c
gcc -o $@ $^ -std=c99
.PHONY:clean
clean:
rm -rf proc测试结果：
测试代码代码运行完毕，结果不正确:
#include
int main()
{
printf("***********begin**********\n");
int sum = 0;
for (int i = 1; i < 100; i++)
sum += i;
printf("***********end**********\n");
if (sum == 5050)
return 0;
else
return 1;
} 测试结果：
测试代码程序异常终止：
- 程序异常终止的时候，代码的结果是否正确已经不重要了。
- 崩溃的本质:进程因为某些原因，导致进程收到了来自操作系统的信号(kill -9)。
注意：进程的退出码，只有八个比特位表示，如果我们返回的是-1，查询的推出吗是255.
二.进程常见的退出方法
1. 从main返回
我们上述展示的：测试代码程序结束结果正确和测试代码代码运行完毕，结果不正确，都是从main返回的示例。
2. 调用exit
测试代码：
#include
#include
int main()
{
printf("***********begin**********\n");
int sum = 0;
for (int i = 1; i < 100; i++)
sum += i;
exit(100);
printf("***********end**********\n");
if (sum == 5050)
return 0;
else
return 1;
} 测试结果：
3.系统调用 _exit
测试代码：
#include
#include
int main()
{
printf("***********begin**********\n");
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++)
sum += i;
_exit(1000);
printf("***********end**********\n");
if (sum == 5050)
return -1;
else
return 1;
} 测试结果：
4.对比exit()和_exit()
测试代码：
#include
#include
#include
int main()
{
printf("hello world");
exit(0);
return 0;
} 
我们将exit换成_exit:
#include
#include
#include
int main()
{
printf("hello world");
_exit(0);
return 0;
} 测试结果：
注意：
- exit在程序退出时，会刷新程序的缓冲区。
- _exit在程序推出时，就是单纯的直接退出，不会做任何处理。
注意：
return是一种更常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。
5.ctrl + c，信号终止
通过信号的方式直接终止一个进程。
ctrl + c 就是使用 kill -9 信号直接终止进程。
测试代码：
#include
#include
#include
int main()
{
while (1)
{
printf("hello world\n");
sleep(1);
}
return 0;
} 
三.进程等待
1.进程等待的必要性
- 之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏。
- 另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
- 最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如，子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。
- 父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息。
2.进程等待的方法wait方法
#include
#include
pid_t wait(int*status); 返回值：
- 成功返回被等待进程pid，失败返回-1。
参数：
- 输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL
见一见僵尸状态：
测试代码：
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 5;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
return 0;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
int n = 10;
while (n--)
{
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
}
wait(NULL);
return 0;
} 测试结果：
在子进程退出以后，出现了僵尸状态。
回收僵尸状态：
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 5;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
return 0;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
wait(NULL);//子进程一旦退出就立马回收
int n = 10;
while (n--)
{
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
}
return 0;
} 测试结果：
说明：
- 子进程一旦退出，其僵尸状态就会被回收。
- 子进程没有退出的时候，父进程仍然可以继续执行自己的代码，即非阻塞。
3.进程等待的方法wait方法waitpid方法
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。
- 0：当子进程还没有退出的时候，父进程阻塞在waitpid()函数处，等待子进程退出。
阻塞时等待任意一个子进程：
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int status;
int id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 5;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
return 0;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
waitpid(-1, &status, 0);
int n = 10;
while (n--)
{
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
}
return 0;
} 测试结果：
非阻塞式等待任意一个子进程：
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int status;
int id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 5;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
return 0;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
int n = 10;
while (n--)
{
pid_t pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
if (pid == 0)
{
printf("子进程还未结束\n");
}
else
{
printf("子进程已经结束!!!\n");
}
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getgid(), getppid());
sleep(1);
}
}
return 0;
} 测试结果：
说明：子进程还未结束时，父进程仍然可以自己执行，不受任何影响，如果父进程等待到子进程已经退出，就会回收子进程的僵尸状态。
- 如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
- 如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
- 如果不存在该子进程，则立即出错返回。
四.获取子进程的status
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，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：
注意：
- 如果进程正常终止，status 后面七位应该是0，代表没有收到信号，前面八位时退出码。
- 如果进程异常终止，前面七位不用处，中间一位core dump 标志位，最后七位时收到的信号。
1.代码正常终止
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int status;
pid_t id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 5;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
return 100;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
int n = 10;
while (n--)
{
pid_t ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
if (ret == 0)
{
printf("子进程还未结束\n");
}
else // ret > 0
{
if ((status & 0x7F) == 0) // 后七位结果为0,没有收到信号，正常退出。
{
printf("子进程正常结束!!!子进程pid:%d,退出码:%d\n", ret, (status >> 8) & 0x7F);
}
else
{
printf("子进程异常退出子进程pid:%d,收到信号:%d\n", ret, (status) & 0x3F);
}
sleep(1);
exit(0);
}
sleep(1);
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getpid(), getppid());
}
}
return 0;
} 测试结果：
2.代码异常终止
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int status;
pid_t id = fork();
if (id == 0) // 子进程
{
int n = 15;
while (n--)
{
printf("我是一个子进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
return 100;
}
else if (id > 0) // 父进程
{
int n = 10;
while (n--)
{
pid_t ret = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
if (ret == 0)
{
printf("子进程还未结束\n");
}
else // ret > 0
{
if ((status & 0x7F) == 0) // 后七位结果为0,没有收到信号，正常退出。
{
printf("子进程正常结束!!!子进程pid:%d,退出码:%d\n", ret, (status >> 8) & 0x7F);
}
else
{
printf("子进程异常退出子进程pid:%d,收到信号:%d\n", ret, (status) & 0x3F);
}
sleep(1);
exit(0);
}
sleep(1);
printf("我是一个父进程,我的pid:%d,我的ppid:%d\n", getpid(), getppid());
}
}
return 0;
} 
注意:如果我们在提取退出码时，不想使用位运算，我们可以直接使用：
- 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）