Linux进程理解与实践（四）wait函数处理僵尸进程

Wait的背景

   当子进程退出的时候，内核会向父进程发送SIGCHLD信号，子进程的退出是个异步事件（子进程可以在父进程运行的任何时刻终止）

   子进程退出时，内核将子进程置为僵尸状态，这个进程称为僵尸进程，它只保留最小的一些内核数据结构，以便父进程查询子进程的退出状态。

   父进程查询子进程的退出状态可以用wait/waitpid函数

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

Wait

进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就象下面这样：

 pid = wait(NULL);

如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID，如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。

下面就让我们用一个例子来实战应用一下wait调用：

int main(){        pid_t pid=fork();        if(pid==-1)                ERR_EXIT("fork error!");        else if(pid==0)        {                printf("This is the child process,ID=:%d\n",getpid());                sleep(5);                exit(0);        }        else        {                int state,retID;                retID= wait(&state);                printf("This is the Parent process,returnID=%d,state=%d\n",retID,state);               // exit(0);         }        return 0;}

可以明显注意到，在第2行结果打印出来前有5 秒钟的等待时间，这就是我们设定的让子进程睡眠的时间，只有子进程从睡眠中苏醒过来，它才能正常退出，也就才能被父进程捕捉到。其实这里我们不管设定子进程睡眠的时间有多长，父进程都会一直等待下去。

参数status：

如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的（一个进程也可以被其他进程用信号结束，我们将在以后的文章中介绍），以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中，所以用常规的方法读取会非常麻烦，人们就设计了一套专门的宏（macro）来完成这项工作，下面我们来学习一下其中最常用的两个：

1，WIFEXITED(status) 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的，如果是，它会返回一个非零值。

 （请注意，虽然名字一样，这里的参数status并不同于wait唯一的参数--指向整数的指针status，而是那个指针所指向的整数，切记不要搞混了。）

2， WEXITSTATUS(status) 当WIFEXITED返回非零值时，我们可以用这个宏来提取子进程的返回值，如果子进程调用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status) 就会返回5；如果子进程调用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意，如果进程不是正常退出的，也就是说， WIFEXITED返回0，这个值就毫无意义。

int main(){        pid_t pid=fork();        if(pid<0)                ERR_EXIT("fork error!");        else if(pid==0)        {                printf("This is the child process with pid of %d\n",getpid());                exit(3);        }        else        {                int state;                pid_t retID=wait(&state);                if(WIFEXITED(state))                {                        printf("The child process %d exit normally.\n",retID);                        printf("The return code is %d\n",WEXITSTATUS(state));                }                else                {                        printf("The child process %d exit abnormally.\n",retID);                }        }        return 0; }

父进程准确捕捉到了子进程的返回值3，并把它打印了出来。

Waitpid

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。
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。
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。
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。
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。

wait和waitpid两者的关系：

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：
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（第三个参数），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；
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；

int main(){        pid_t retID;        pid_t pid=fork();        if(pid<0)                ERR_EXIT("fork error!");        else if(pid==0)        {                sleep(10);                exit(0);        }        do{                retID=waitpid(pid,NULL,WNOHANG);                if(retID==0)                        printf("No child exited\n");                sleep(1);        }while(retID==0);        if(retID==pid)                printf("Successfully get child!\n");        else                ERR_EXIT("some error occured\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。