孤儿进程和僵尸进程的概念及进程回收（wait函数及waitpid函数）

一.孤儿进程
孤儿进程可以理解为一个子进程的父进程英年早逝（父进程先于子进程退出），就将这样的一个进程称为孤儿进程，在linux操作系统上。孤儿进程被init进程收养，此时孤儿进程的ppid==1，即init进程的pid == 1。也就是说init进程变成孤儿进程的父进程（干爹）。

下面举例说明什么是孤儿进程：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0)//子进程
    {
        sleep(1);//目的是让父进程先于子进程执行完毕
        printf("son process start\n");
        printf("my pid is %d,my ppid is %d\n",getpid(),getppid());
        printf("son process end\n");
    }
    else
    {
        printf("father process start\n");
        printf("my pid is %d\n",getpid());  
        printf("father process end\n");
    }
    return  0;
}

从执行结果来看，此时由pid == 3363父进程创建的子进程，其输出的父进程pid == 1，说明当其为孤儿进程时被init进程回收。

我们查证一下init进程的pid是否为1

操作系统为什么要给孤儿进程分配init进程收养孤儿进程？
其目的只有一个，就是为了释放系统资源
进程结束之后，能够释放用户区空间。但不能释放pcb（进程控制块），即内核资源。pcb必须由子进程的父进程进行释放。

二.僵尸进程
（1）父进程成功创建子进程，且子进程先于父进程退出。
（2）子进程需要父进程回收其所占资源，释放pcb。但是父进程不作为，不去释放已经退出子进程的pcb。
（3）这样的子进程变为僵尸进程。
（4）僵尸进程是一个已经死掉了的进程。

下面举例验证什么是僵尸进程：

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();//创建子进程
    if(pid == 0)
    {
        printf("my pid is %d\n",getpid());
        printf("my ppid is %d\n",getppid());
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            ;//死循环，阻塞  不处理已经退出的子进程，致使子进程称为僵尸进程
        }
    }
    return 0;
}

从图可以看出，子进程执行完毕。父进程处于阻塞状态（陷入死循环）。
再开启另外一个bash窗口，使用ps -aux | grep 3749命令查看僵尸进程的状态。

defunct是已死的，僵尸的意思。
也就是说pid值为3749的进程为僵尸进程，是因为其父亲不对已经结束的子进程做进程回收。但是已经结束的子进程的资源必须由其父进程进行回收，因而产生了僵尸进程。

试想一下，如果有大量的僵尸进程驻在系统之中，必然消耗大量的系统资源。但是系统资源是有限的，因此当僵尸进程达到一定数目时，系统因缺乏资源而导致奔溃。所以在实际编程中，避免和防范僵尸进程的产生显得尤为重要。

三.进程回收
（1）回收僵尸进程的资源，一种比较暴力的做法是将其父进程杀死，那么子进程资源也将被回收。但是这种做法在大多数情况下都是不可取的，如父进程是一个服务器程序，如果为了回收其子进程的资源，而杀死服务器程序，那么将导致整个服务器崩溃，得不偿失。显然这种回收进程的方式是不可取的，但其也有一定的存在意义。那么有没有更好的解决方案呢，且看下边的两种方式。
注：kipp -9 + (父进程的pid)是第一种回收子进程资源的方式。

（2）wait系统调用函数
所需头文件：

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

函数原型： pid_t wait(int* status)，是一个阻塞函数。

返回值：如果为-1,回收失败，已经没有子进程可以回收了。
如果 > 0,返回值为子进程对应的pid。

参数：子进程的退出状态，是一个传出参数。
判断子进程是如何死的 （1）正常退出 （2）被信号杀死

（1）WIFEXITED（status）：为非0，进程正常结束。
WEXITSTATUS（status）：如果上宏为真，使用此宏，获取进程的退出状态（exit/return的参数）。
（2）WIFEXITEDWIFSIGNALED（status）：为非0，进程异常终止。
WTERMSIG（status）：如上宏为真，使用此宏，获取使进程终止的那个信号的编号。

注意：pid_t类型即为int类型。调用一次，只能回收一个子进程，如果回收多个子进程，就需要多次调用wait函数。
函数功能：
（1）阻塞并等待子进程退出。
（2）回收子进程残留资源。
（3）获取子进程结束状态（退出原因）。

实例一：不关心子进程的退出状态

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(0 == pid)
    {
        printf("my pid is %d\n",getpid());
    }
    else
    {
        sleep(1);//目的是让子进程先于父进程结束
        /*wait函数是阻塞函数，会等到子进程结束回收资源*/
        pid_t dpid = wait(NULL);//对子进程的退出状态不关心
        printf("the died son process pid is %d\n",dpid);
    }
    return 0;
}

执行结果：

实例二：利用参数int* status获取子进程的退出状态

1.获取正常退出的状态

#include<sys/types/h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(0 == pid)
    {
        printf("my pid is %d\n",getpid());
    }
    else
    {
        sleep(1);
        int status = 0;//初始化为0
        pid_t dpid = wait(&status);
        if(WIFEXITED(status))
        {
            printf("exit value:%d\n",WEXITSTATUS(status));
        }
        printf("the died son process pid is %d\n",dpid);
    }
    return 10;//返回值为10  
}

执行结果：

2.获取异常退出的状态。

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
    pid_t pd = fork();
    if(pid == 0)
    {
        while(1)
        {
            printf("my pid is %d\n",getpid());
            sleep(2);//控制执行速度不要太快
        }
        else
        {
            sleep(1);
            int status = 0;//初始化为0
            wait(&status);
            if(WIFSIGNALED(status))
            {
                printf("exit by signal : %d\n",WTEEMSIG(status));
            }
        }
    }
    return 0;
}

查找子进程的pid值，并杀死。

再次查看执行结果

使用kill -l命令可以擦看所有信号，其中编号为9的信号是SIGKILL。

子进程被编号为9的信号杀死。
（3）waitpid系统调用函数
函数功能：和wait函数相同。
所需头文件

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

函数原型： pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options)
返回值：
（1）>0：返回清理掉的子进程的PID。
（2）-1：无子进程可以回收。
（3）=0：参数3为WNOHANG，且子进程正在运行。
参数：
1.pid 可以有选择的回收
（1）pid：pid == -1,等待任意子进程，与wait等效。
（2）pid > 0,等待其进程ID与pid相等的子进程。
（3）pid == 0,等待其组ID等于调用进程的组ID的任一子进程。
（4）pid < -1,等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程。
2.status：子进程的退出状态，用法同wait函数。
3.options：设置为WNOHANG,函数非阻塞。设置为0，阻塞函数。