【Linux系统化学习】进程等待

目录

进程等待

进程等待的必要性

进程等待的方法

wait方法

等待一个进程(阻塞等待） 

waitpid方法

任意等待多个进程（阻塞等待）

父进程获取子进程的退出信息

非阻塞轮询等待

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进程等待

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

总结：进程等待就是父进程解决僵尸进程的

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进程等待的方法

父进程通过wait/waitpid系统调用来实现

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

等待一个进程(阻塞等待） 

#include
  2 #include
  3 #include
  4 #include
  5 #include
  6 void Worker()
  7 {
  8     int cut =5 ;
  9     while(cut)
 10     {
 11          printf(" am a child process; p    id : %d ppid : %d ,cut : %d \n",getpid(    ),getppid(),cut--);
 12          sleep(1);
 13     }
 14 }
 15 int main()
 16 {
 17     pid_t id = fork();
 18     if(id==0)
 19     {
 20         //child
 21         Worker();
 22         exit(0);
 23     }
 24     else{
 25         //father
 26         sleep(7);
 27         printf("wait before\n");
 28        pid_t rid = wait(NULL);
 29        printf("wait after\n");
 30         if(rid == id )
 31         {
 32             printf("wait success , pid     %d rpid:%d\n",getpid(),rid);
 33         }
 34         sleep(2);                      
 35     }
 36     return 0;
 37 }

总结：

• 父进程通过wait子进程可以回收子进程的僵尸状态
• 如果子进程没有退出，父进程必须进行阻塞等待（等待软件资源就绪），直接到子进程僵尸，wait回收，返回。
• 父子进程水仙运行我们不直到是由于调度器决定的，但是我们可以很清楚的直到是父进程最后退出的。

waitpid方法

#include 
#include 

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:

• 0：表示父进程以阻塞的方式等待子进程，即子进程如果处在其它状态，不处在僵尸状态（Z状态），当子进程运行结束，操作系统会检测到，把父进程重新唤醒，然后回收子进程；
• WNOHANG：非阻塞轮询等待，若 pid 指定的子进程没有结束，处于其它状态，则 waitpid() 函数返回0，不予等待。若正常结束，则返回该子进程的 ID；

任意等待多个进程（阻塞等待）

#include     
  5 #include     
  6     
  7 #define N 5     
  8 void Worker(int i)    
  9 {    
 10     int cnt = 5;    
 11     while(cnt--)    
 12     {    
 13         printf("I am child, pid：%d, ppid：%d, %d\n", getpid(), get    ppid(), i);    
 14         sleep(1);    
 15     }    
 16     return;    
 17 }    
 18 int main()    
 19 {    
 20     int i=0;
 21     for( i = 0; i < N; i++)    
 22     {    
 23         //创建一批子进程
 24         pid_t id = fork();    
 25         if(id == 0)
 26         {
 27             // child     
 28             Worker(i);
 29             exit(0);
 30         }                                                          
 31         // father
 32 
 33     }
 34     //等待子进程
 35     int j=0;
 36     for(j=0;j0)
 40         {
 41             printf("wait %d success\n",rid);
 42         }
 43     }

父进程获取子进程的退出信息

在上篇文章进程的终止我们提到，创建进程肯定是完成某一项任务的；任务的结果就三种情况：

• 代码运行完毕，结果正确
• 代码运行完毕，结果不正确

• 代码出异常了，被操作系统发送信号终止

因此，作为父进程通过等待获取这个退出信息；这个信息就是在传入的参数status中被写入。

我们可以看到这个参数的类型是一个整形指针，需要我们在父进程执行的代码块中定义一个整形变量，将这个整型变量取地址作为wait/waitpid的参数交给操作系统，操作系统会将子进程的退出码填充给这个参数。 

• 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 不能简单的当做整形来看待，可以当做位图来看待，具体细节如下图（只需要关注 status 低16比特位）

 

退出的情况可以总结为两种，正常终止(0:代表成功；非0：代表失败)，异常终止； 

前7位代表异常终止时的终止信号，后8位代表我们正常终止的退出状态；

操作系统没有0号信号，因此，如果低七位是0说明子进程没有收到任何信号。

我们要想拿到这两个数字就要进行位运算

• 退出码：exit_code = (status>>8)&0xFF
• 信号码： sig_code= （status)& 0x7F

这样的方式非常的麻烦；我们可以使用系统中提供的转化方法获取退出码。

• 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） 

#include
  2 #include
  3 #include
  4 #include
  5 #include
  6 void Worker()
  7 {
  8     int cnt = 5;
  9     while(cnt)
 10     {
 11         printf("I am child process,pid: %d,ppid : %d\n,cnt: %d",getpid(),getppid(),cnt--    );
 12     }
 13 }

 14 int main()
 15 {
 16     pid_t id = fork();
 17     if(id == 0)
 18     {
 19         //child
 20         Worker();
 21        // exit(0);
 22        exit(10);
 23     }
 24     else{
 25         sleep(10);          
 26         //father
 30         int status = 0;
 31         printf("wait before\n");
 32        // pid_t rid = wait(NULL );
 33        pid_t rid = waitpid(id , &status ,0);
 34 
 35         printf("wait after\n");
 36         if(rid==id)
 37         {
 38             printf("wait success,pid: %d",getpid());                                                                                                                                    
 39         }
 40        // printf("%d\n",status);
 41        if(WIFEXITED(status))
 42        {
 43            printf("child process normal quit , exit code : %d \n",WEXITSTATUS(status));
44        }
 45        else
 46        {
 47            printf("child process quit except!!!\n");
 48        }
 49     }
 50     return 0;
 51 }

 

---

非阻塞轮询等待

前面说过如果子进程没有进入僵尸状态，父进程什么也不做就一直阻塞等待子进程。采用非阻塞的方式轮询等待的方式，子进程在没有进程僵尸状态的区间父进程可以进行其他的事情。

 #include
  2 #include
  3 #include
  4 #include
  5 #include
  6 void Worker()
  7 {
  8     int cnt =3 ;
  9     while(cnt--)
 10     {
 11         printf("am a child  process pid : %d ppid %d num %d \n",getpid(),getppid(),cnt);
 12         sleep(2);
 13     }
 14 }
 15 int main()
 16 {
 17     pid_t id = fork();
 18     if(id==0)
 19     {
 20         //child
 21         Worker();
 22         exit(0);
 23     }
 24     else
 25     {
 26         //father
 27         while(1)
 28         {
 29             pid_t rid = waitpid(id,NULL,WNOHANG );
 30             if(rid == 0)
 31             {
 32                 printf("wait success,but process no quit\n");
 33                 printf("father process , to do athor thing.......\n");
 34                 sleep(1);                                                                                                                                                               
 35             }
 36             else if(rid < 0)
 37             {
 38                 printf("wait fail\n");
 39                 break;
 40             }
 41             else
 42             {
 43                 printf("wait success\n");
 44                 break;
 45             }
 46         }
 47     }
 48 
 49     return 0;
 50 }

第三个参数设置为WNOHONG后，可以通过循环语句控制父进程轮询等待；在子进程未就绪期间父进程可以执行其他的一些简单代码。

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 今天对Linux下进程的等待的分享到这就结束了，希望大家读完后有很大的收获，也可以在评论区点评文章中的内容和分享自己的看法；个人主页还有很多精彩的内容。您三连的支持就是我前进的动力，感谢大家的支持！！！