僵尸进程 wait() waitpid()

如果我们已经了解了父进程和子进程的概念，并已经掌握了系统调用exit的用法，但可能很少有人意识到， 在一个进程调用了exit之后，该进程并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构。在Linux进程的5种状态中，僵尸进程 是非常特殊的一种，它已经放弃了几乎所有内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他 进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。从这点来看，僵尸进程虽然有一个很酷的名字，但它的影响力远远抵不上那些真正的僵尸兄弟，真正的僵尸 总能令人感到恐怖，而僵尸进程却除了留下一些供人凭吊的信息，对系统毫无作用。 

也许读者们还对这个新概念比较好奇，那就让我们来看一眼Linux里的僵尸进程究竟长什么样子。 

当一个进程已退出，但其父进程还没有调用系统调用wait（稍后介绍）对其进行收集之前的这段时间里，它会一直保持僵尸状态，利用这个特点，我们来写一个简单的小程序： 

/* zombie.c */ ＃i nclude ＃i nclude main() { pid_t pid; pid=fork(); if(pid<0) /* 如果出错 */ printf("error occurred!n"); else if(pid==0) /* 如果是子进程 */ exit(0); else /* 如果是父进程 */ sleep(60); /* 休眠60秒，这段时间里，父进程什么也干不了 */ wait(NULL); /* 收集僵尸进程 */ }

sleep的作用是让进程休眠指定的秒数，在这60秒内，子进程已经退出，而父进程正忙着睡觉，不可能对它进行收集，这样，我们就能保持子进程60秒的僵尸状态。

编译这个程序： 

$ cc zombie.c -o zombie

后台运行程序，以使我们能够执行下一条命令： 

$ ./zombie & [1] 1577

列一下系统内的进程： 

$ ps -ax ...   ... 1177 pts/0     S       0:00 -bash 1577 pts/0     S       0:00 ./zombie 1578 pts/0     Z       0:00 [zombie ] 1579 pts/0     R       0:00 ps -ax

没有出现Z的zombie

看到中间的"Z"了吗？那就是僵尸进程的标志，它表示1578号进程现在就是一个僵尸进程。

我们已经学习了系统调用exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁。僵尸进程虽然对其他进程几 乎没有什么影响，不占用CPU时间，消耗的内存也几乎可以忽略不计，但有它在那里呆着，还是让人觉得心里很不舒服。而且Linux系统中进程数目是有限制 的，在一些特殊的情况下，如果存在太多的僵尸进程，也会影响到新进程的产生。那么，我们该如何来消灭这些僵尸进程呢？ 

先来了解一下僵尸进程的来由，我们知道，Linux和UNIX总有着剪不断理还乱的亲缘关系，僵尸进程的概念也是从UNIX上继承来的，而UNIX的先驱 们设计这个东西并非是因为闲来无聊想烦烦其他的程序员。僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息，首先，这个进程是怎么死亡的？是正常退 出呢，还是出现了错误，还是被其它进程强迫退出的？其次，这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少？发生页错误的数目和收到信号的数 目。这些信息都被存储在僵尸进程中，试想如果没有僵尸进程，进程一退出，所有与之相关的信息都立刻归于无形，而此时程序员或系统管理员需要用到，就只好干 瞪眼了。

那么，我们如何收集这些信息，并终结这些僵尸进程呢？就要靠我们下面要讲到的waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息，同时使这个进程彻底消失。下面就对这两个调用分别作详细介绍。

对于进程的一生可以用一些形象的比喻作一个小小的总结：
随着一句fork，一个新进程呱呱落地，但它这时只是老进程的一个克隆。
然后随着exec，新进程脱胎换骨，离家独立，开始了为人民服务的职业生涯。
人有生老病死，进程也一样，它可以是自然死亡，即运行到main函数的最后一个”}”，从容地离我们而去；也可以是自杀，自杀有2种方式，一种是调用 exit函数，一种是在main函数内使用return，无论哪一种方式，它都可以留下遗书，放在返回值里保留下来；它还甚至能可被谋杀，被其它进程通过 另外一些方式结束他的生命。
进程死掉以后，会留下一具僵尸，wait和waitpid充当了殓尸工，把僵尸推去火化，使其最终归于无形。

在linux中wait系统调用一文中介绍了其中的一个殓尸工wait， 下面介绍另一个waitpid，这个貌似复杂些。

waitpid函数原型：

#include<sys/types.h>/* 提供类型pid_t的定义 */
#include<sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options);

从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。下面我们就来详细介绍一下这两个参数：

如果我们已经了解了父进程和子进程的概念，并已经掌握了系统调用exit的用法，但可能很少有人意识到， 在一个进程调用了exit之后，该进程并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程（Zombie）的数据结构。在Linux进程的5种状态中，僵尸进程 是非常特殊的一种，它已经放弃了几乎所有内存空间，没有任何可执行代码，也不能被调度，仅仅在进程列表中保留一个位置，记载该进程的退出状态等信息供其他 进程收集，除此之外，僵尸进程不再占有任何内存空间。从这点来看，僵尸进程虽然有一个很酷的名字，但它的影响力远远抵不上那些真正的僵尸兄弟，真正的僵尸 总能令人感到恐怖，而僵尸进程却除了留下一些供人凭吊的信息，对系统毫无作用。 

也许读者们还对这个新概念比较好奇，那就让我们来看一眼Linux里的僵尸进程究竟长什么样子。 

当一个进程已退出，但其父进程还没有调用系统调用wait（稍后介绍）对其进行收集之前的这段时间里，它会一直保持僵尸状态，利用这个特点，我们来写一个简单的小程序： 

/* zombie.c */ ＃i nclude ＃i nclude main() { pid_t pid; pid=fork(); if(pid<0) /* 如果出错 */ printf("error occurred!n"); else if(pid==0) /* 如果是子进程 */ exit(0); else /* 如果是父进程 */ sleep(60); /* 休眠60秒，这段时间里，父进程什么也干不了 */ wait(NULL); /* 收集僵尸进程 */ }

sleep的作用是让进程休眠指定的秒数，在这60秒内，子进程已经退出，而父进程正忙着睡觉，不可能对它进行收集，这样，我们就能保持子进程60秒的僵尸状态。 

编译这个程序： 

$ cc zombie.c -o zombie

后台运行程序，以使我们能够执行下一条命令： 

$ ./zombie & [1] 1577

列一下系统内的进程： 

$ ps -ax ...   ... 1177 pts/0     S       0:00 -bash 1577 pts/0     S       0:00 ./zombie 1578 pts/0     Z       0:00 [zombie ] 1579 pts/0     R       0:00 ps -ax

没有出现Z的zombie

看到中间的"Z"了吗？那就是僵尸进程的标志，它表示1578号进程现在就是一个僵尸进程。

我们已经学习了系统调用exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁。僵尸进程虽然对其他进程几 乎没有什么影响，不占用CPU时间，消耗的内存也几乎可以忽略不计，但有它在那里呆着，还是让人觉得心里很不舒服。而且Linux系统中进程数目是有限制 的，在一些特殊的情况下，如果存在太多的僵尸进程，也会影响到新进程的产生。那么，我们该如何来消灭这些僵尸进程呢？

先来了解一下僵尸进程的来由，我们知道，Linux和UNIX总有着剪不断理还乱的亲缘关系，僵尸进程的概念也是从UNIX上继承来的，而UNIX的先驱 们设计这个东西并非是因为闲来无聊想烦烦其他的程序员。僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息，首先，这个进程是怎么死亡的？是正常退 出呢，还是出现了错误，还是被其它进程强迫退出的？其次，这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少？发生页错误的数目和收到信号的数 目。这些信息都被存储在僵尸进程中，试想如果没有僵尸进程，进程一退出，所有与之相关的信息都立刻归于无形，而此时程序员或系统管理员需要用到，就只好干 瞪眼了。

那么，我们如何收集这些信息，并终结这些僵尸进程呢？就要靠我们下面要讲到的waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息，同时使这个进程彻底消失。下面

就对这两个调用分别作详细介绍。

对于进程的一生可以用一些形象的比喻作一个小小的总结：
随着一句fork，一个新进程呱呱落地，但它这时只是老进程的一个克隆。
然后随着exec，新进程脱胎换骨，离家独立，开始了为人民服务的职业生涯。
人有生老病死，进程也一样，它可以是自然死亡，即运行到main函数的最后一个”}”，从容地离我们而去；也可以是自杀，自杀有2种方式，一种是调用 exit函数，一种是在main函数内使用return，无论哪一种方式，它都可以留下遗书，放在返回值里保留下来；它还甚至能可被谋杀，被其它进程通过 另外一些方式结束他的生命。
进程死掉以后，会留下一具僵尸，wait和waitpid充当了殓尸工，把僵尸推去火化，使其最终归于无形。

在linux中wait系统调用一文中介绍了其中的一个殓尸工wait， 下面介绍另一个waitpid，这个貌似复杂些。

waitpid函数原型：

#include<sys/types.h>/* 提供类型pid_t的定义 */

#include<sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options);

从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。下面我们就来详细介绍一下这两个参数：

pid

从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。

1. pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。

2. pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。

3. pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。

4. pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options

options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用”|”运算符把它们连接起来使用，比如：

ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG|WUNTRACED);

如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：

ret=waitpid(-1,NULL,0);

如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。

而WUNTRACED参数，用于跟踪调试，极少用到，就不说了。

查看linux源代码 unistd.h 我们会发现，其实 wait 就是经过包装的 waitpid:

static inline pid_t wait(int*wait_stat)

{
   return waitpid(-1,wait_stat,0);

}

waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有3种情况：

1. 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；

2. 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；

3. 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；

当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；

下面看一个简单的例子：

下载:waitpid.c

1. /* waitpid.c */
2. #include<sys/types.h>
3. #include<sys/wait.h>
4. #include<unistd.h>
5. #include<stdio.h>
6. 
   
7. int main()
8. {
9. pid_t pc,pr;
10. 
    
11. pc=fork();
12. if (pc<0)/* fork错误*/
13. {
14.    printf("fork error\n");
15.    exit(1);
16. }
17. else if(pc==0)/*在子进程中*/
18. {
19.    sleep(10);
20.    exit(0);
21. }
22. else
23. {
24. do 
    
25. {/* 使用了WNOHANG参数，waitpid不会在这里等待 */
26.       pr=waitpid(pc,NULL,WNOHANG);
27. if (pr==0)
28. {
29.       printf("No child exit\n");
30. sleep(1);
31. } 
    
32. }while (pr==0);
33. if (pr==pc)
34.        printf("successfully get child %d\n",pr);
35. else
36.    printf("wait child error\n");
37. }
38. return 0;
39. }

编译并运行：

$ gcc -o waitpid waitpid.c
$ ./waitpid
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
successfully get child 4607

父进程经过10次失败的尝试之后，终于收集到了退出的子进程。父进程和子进程分别睡眠了10秒钟和1秒钟，代表它们分别作了10秒钟和1秒钟的工作。父子进程都有工作要做，父进程利用工作的简短间歇察看子进程的是否退出，如退出就收集它。