C語言控制進程之進程等待詳解

更新時間：2022年08月29日 09:35:56 作者：小小酥誒

這篇文章主要介紹了C語言控制進程之進程等待即回收子進程的實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

進程等待的必要

當一個進程終止的時候，它的資源，比如說PCB，數(shù)據(jù)等不會被立馬清理掉。它會保持在已經(jīng)終止的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為“僵尸狀態(tài)”，直到被父進程確認。父進程wait，即父進程向內(nèi)核確認子進程已經(jīng)終止，可以為子進程“收尸”了，內(nèi)核會把子進程的退出信息傳給父進程，然后清理掉子進程的資源，這個時候子進程才算真正地終止了！

總結(jié)：

父進程等待，可以獲取子進程的退出信息，知道子進程的執(zhí)行結(jié)果。
父進程等待，可以釋放子進程的資源，讓子進程真正地退出，避免一直消耗系統(tǒng)的存儲資源，造成“內(nèi)存泄露”等危害。
父進程等待，可以保證時序的問題，子進程先于父進程退出，避免讓子進程變?yōu)楣聝哼M程。

進程等待的方法

wait函數(shù)

一個進程可以通過調(diào)用wait函數(shù)等待子進程。wait函數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。

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

返回值：返回被等待進程的pid，如果等待失敗，返回-1。

參數(shù)：輸出型參數(shù)，可以獲取子進程的退出狀態(tài)，如果不需要獲取子進程的退出狀態(tài)，則設置為NULL。

測試：

 #include <stdio.h>                                                     
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創(chuàng)建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
     //執(zhí)行5秒
     int cnt = 5;
     while(cnt)
     {
       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
       sleep(1);
       cnt--;
     }
     exit(EXIT_SUCCESS);
   }
   sleep(10);
   pid_t ret = wait(NULL);
   if(ret > 0)
   {
     //wait success, ret is pid;
     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
   }
   else{                                                                
     //wait failed.
     printf("father wait failed\n");
   }
   return 0;
 }

現(xiàn)象：子進程執(zhí)行5秒后，終止了，但是內(nèi)核沒有立馬清理掉它的資源，所以此時是僵尸狀態(tài)，再過了5秒之后，父進程休眠完畢，然后等待子進程，確認子進程已經(jīng)終止，返回子進程的pid，然后內(nèi)核開始清理子進程資源，子進程真正地終止了，又過了5秒后父進程也終止了。

通過wait函數(shù)的輸出型參數(shù)可以獲得子進程的退出信息。

waitpid函數(shù)

waitpid函數(shù)也可以使得父進程等待子進程

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

先不關(guān)心第二個和第三個參數(shù)，第二個參數(shù)可以設置為NULL，第三個參數(shù)暫時設置為0。

第一個參數(shù)：

1、如果第一個參數(shù)pid傳的是某個具體的進程的進程ID,表示等待該指定進程

2、如果第一個參數(shù)pid傳的是-1，表示等待父進程的任意子進程。

第三個參數(shù)：

傳的是0，表示父進程是掛起等待子進程的（阻塞等待）?？梢岳斫鉃?ldquo;父進程在等待子進程的過程中，什么事情也沒做，在干等”。
傳的是宏WNOHANG，表示父進程是非阻塞等待。若等待的子進程還沒有終止，那么waitpid函數(shù)立即返回0，不予以等待。若等待的子進程已經(jīng)正常結(jié)束，那么waitpid函數(shù)返回等待子進程的PID

wait(&status) 等價于 waitpid(-1, &status, 0)

【注意事項】

如果子進程已經(jīng)退出，調(diào)用wait/waitpid時，wait/waitpid會立即返回，獲得子進程退出信息，并且釋放被等待子進程資源。
如果在任意時刻調(diào)用wait/waitpid，子進程存在且還在正常運行，則父進程可能會發(fā)生阻塞。
如果試圖等待一個當前不存在的進程，wait/waitpid會調(diào)用出錯，并立即返回。

獲取子進程退出信息

在上述并沒有具體解釋參數(shù)status的作用。

在wait和waitpid函數(shù)中，status的作用是一樣的，它是輸出型參數(shù)。
如果給status傳的是NULL，則表示不需要獲取子進程的退出信息。
如果給status傳的是非NULL，則可以獲取被等待進程的退出信息。

status是一個指向整形的指針。但是一個進程的退出信息那么多，怎么可能會那么簡單地用一個整型就知道進程的退出信息了呢？實際上，并不是簡單地看待status指向的整形，而是當作位圖來看，一個整型有32位，這樣就可以全面地描述被等待進程的退出信息了。

只用研究低16個比特位。

進程退出的情況有四種：

1、正常退出(自愿，代碼執(zhí)行完，結(jié)果正確)

2、錯誤退出（自愿，代碼執(zhí)行完，結(jié)果不正確）

3、異常退出（非自愿，代碼未執(zhí)行完，退出碼無意義）

4、被其他進程終止（非自愿，代碼未執(zhí)行完，退出碼無意義）

這四種情況，可以按照進程是否收到信號來分類，第一種和第二種進程未收到信號，第三和第四種進程收到信號。

當被等待進程不是被信號所終止時，低8位全是0，而次低8位則是被等待進程的退出碼。

當被等待進程是被信號所終止時，低7位表示被等待進程收到的信號。

如果進程是正常終止，如何顯示地知道退出碼？

如果進程是收到信號而終止，如何知道它收到了什么信號？直接就是低7位表示的是進程收到的信號，如果是非法的信號，說明它沒有收到信號，這個值是無效的。

測試：

 #include <stdio.h>                                                    
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創(chuàng)建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
     //執(zhí)行5秒
     int cnt =7;
     while(cnt)
     {
       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
       sleep(1);
       cnt--;
     }
     exit(12);
   }
   sleep(10);
   int status;
   pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
   if(ret > 0)
   {
     //wait success, ret is pid;
     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
   }
   else{
     //wait failed.
   printf("father wait failed\n");
   }
   printf("get a exit num : %d\n, get a single:%d", (status >> 8) & 0XF    FFF, status & 0XFFFF);
   sleep(2);                                                           
   return 0;
 }

當然，還可以不需要進行位運算，系統(tǒng)提供了兩個宏，可以得到退出信息

WIFEXITED(status)：如果被等待進程正常退出則未真。
WEXITSTATUS(status)：如果WFIEXITED(status)為真，提取被等待進程的退出碼。

 #include <stdio.h>                                                                                                                                              
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創(chuàng)建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
    //執(zhí)行5秒
    printf("i am child precess\n");
    sleep(5);
    exit(12);
  }
  sleep(3);
  int status;
  printf("father begin wait\n");
  pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
  if(ret > 0)
 {
    //wait success, ret is pid;
    printf("father wait child[%d] success\n", ret);
  }
  else{
    //wait failed.
    printf("father wait failed\n");
  }
  if(WIFEXITED(status))
  {
    printf("exit code : %d\n", WEXITSTATUS(status));
  }
  else{
    printf("get a signal\n");
 }
  sleep(2);
  return 0;
}

執(zhí)行結(jié)果