linux中waitpid系统调用

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：

/* waitpid.c */#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(){     pid_t pc, pr;     pc = fork();     if ( pc < 0 ) /* fork错误*/     {         printf("fork error\n");         exit(1);     }     else if ( pc == 0 ) /*在子进程中*/    {        sleep(10);        exit(0);     }     else     {         do {/* 使用了WNOHANG参数，waitpid不会在这里等待 */             pr = waitpid(pc, NULL, WNOHANG);             if ( pr == 0 )            {                 printf("No child exit\n");                 sleep(1);              }            }while (pr == 0 );        if ( pr == pc )               printf("successfully get child %d\n", pr);         else             printf("wait child error\n");     }     return 0;}

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。