Linux系统进程退出与等待_linux等待进程退出-优快云博客

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1.进程退出

（1）进程退出的本质

进程退出时会销毁PCB以及进程地址空间，释放掉页表以及其中的各种映射关系，代码段与数据段所占用的空间也要被还给系统。

（2）进程退出的三种情况

进程的退出有三种情况：

1.代码运行完毕，结果正确。
2.代码运行完毕，结果不正确。
3.代码异常终止。

其中代码异常终止指的是程序崩溃。比如我们进行了除0操作等，会引发程序崩溃。

（3）退出码

退出码的概念

当一个进程退出后，就会产生一个退出码。注意，我们研究的退出码的范围是第一种和第二种情况，即程序进行正常的退出，当程序由于崩溃而退出时，退出码没有意义。

查看退出码

在命令行使用：

echo $?

来查看最近的一个进程退出后的退出码。
比如我们随意写一份C语言的代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello linux\n");
    return 0;
}

执行后查看退出码：

可以观察到退出码是0，此时查看的是刚刚结束的进程test的退出码。
如果我们在命令行继续输入echo $?，我们会发现退出码依然是0，注意这个退出码指的是上一个进程即上一个echo $?命令的退出码(每一个命令也是一个进程)。

通常而言，命令行指令的退出码都是0。

查看所有退出码

C语言提供了退出码与退出原因对应函数：sterror(i)，其中i表示退出码，sterror返回的是i所对应的错误的字符串。我们可以根据这一点来打印所有退出码代表的含义：

  int i=0;    
  for(i=0;i<140;i++)    
  {    
    printf("%d:%s\n",i,strerror(i));    
  }

我们先假定有140种退出码，这段代码打印的结果是：

我们发现一共有134种退出码，超过133的数字就已经未知了。
同时我们发现：

当退出码为0时，才表示程序正常运行，其他的数字都代表一个程序没有正常运行的原因。

而通过这一点我们还可以验证一下，程序崩溃时退出码为什么没有意义：

int a=10;
a/=0;

此时我们观察到退出码是136：

对比上表，是没有意义的。

（4）控制进程退出的方式

我们了解了进程退出的原因，那么如何控制进程退出呢？

return

在书写C语言代码的时候，我们习惯在末尾加上return 0，来表示代码执行完毕。这就是一种进程的退出方式。其中0就代表该进程退出的退出码。因此我们是可以随意地修改C语言进程的退出码的。比如我们可以return 10，那么该进程的退出码就变成了10。

int main()
{
    for(int i=0;i<140;i++)
    {
        printf("%d:%s\n",i,strerror(i));
    }
    return 10;
}

但是由于退出码都有特定的含义，所以不建议随便修改。

exit()与_exit()

exit()和exit()也可以控制进程退出，其中括号中的内容为退出码。两者的区别在于：exit()退出后缓冲区会被刷新，而_exit退出后缓冲区不会进行刷新。

  printf("hello exit");    
  sleep(5);    
  exit(1);                                                                                                                                               
  printf("wrong\n");

  printf("hello exit");    
  sleep(5);    
  exit(1);                                                                                                                                               
  printf("wrong\n");

其中使用exit退出可以打印出hello exit，因为刷新了缓冲区；而使用_exit退出没有打印出该字符串，因为没有刷新缓冲区。
这里将进程的退出码设为了1，可以在终端自行验证。

注意，虽然没有刷新缓冲区，操作系统也一定将缓冲区中的内容释放掉了，否则会造成内存泄漏。

2.进程等待

（1）进程等待的原因

进行进程等待的通常是父进程，父进程需要等待子进程执行结束之后再进行进程退出

1.通过获取子进程退出的信息，来获得子进程退出的结果。
2.可以保证时序问题，子进程先退出，父进程后退出。
3.为避免子进程进入僵尸状态，父进程需要等子进程结束后回收子进程的资源。

（2）wait函数

我们在父进程中使用wait函数来进行进程的等待。下面我们将介绍两个函数来实现进程的等待。

返回值与参数

等待成功，wait将返回子进程的id，如果等待失败，wait会返回-1。
wait的参数status和waitpid的status表示一个意思。

举例

父进程可以通过进程等待来达到回收僵尸进程的目的：

int main()
{
    pid_t id=fork();
    if(id=0)
    {
        int cnt=5;
        while(cnt)
        {
            printf("child:%d id running,cnt is %d\n",getpid(),cnt);
            cnt--;
            sleep(1);
        }
        exit(0);
    }
    else
    {
        sleep(10);
        printf("father begin wait\n");
        pid_t ret=wait(NULL);
        if(ret>0)
        {
            printf("father wait %d\n",ret);
        }
        else
        {
            printf("wait fail\n");
        }
        printf("wait success\n");
        sleep(10);
    }
    return 0;
}

这段代码的目的是：先让子进程运行5s，父进程休眠10s，这就导致了子进程在前5s是运行态，在后5s是僵尸状态(父进程在休眠，无法进行资源的回收)。当父进程进行进程等待的时候，回收了子进程的资源，此时子进程死亡。父进程在10s再退出。
当我们不进行进程等待的时候，父进程执行结束，子进程会变成孤儿进程被操作系统领养。
如果进行进程等待，子进程就不会被领养，资源被父进程回收后再死亡。
通过简单的命令行脚本我们可以进行观察。

wait其实有两种作用，1是等待子进程结束后回收，2是通过status获得子进程的信息。

（3）waitpid函数

返回值与参数

wait的返回值也是一个pid_t类型：

1.正常情况下，返回子进程的pid

2.如果设置了选项WRONGHANG，而调用waitpid发现没有子进程可以被回收，则返回0.

pid

一个进程可以有多个子进程，wait函数等待的是所有子进程执行结束，而waitpid可以通过参数pid来指定要结束的进程。

当pid为-1时，代表等待所有的进程结束，与wait相同。

  pid_t ret=waitpid(id,NULL,0);

只需要将上面进程等待的代码改成这样，这里的id是子进程id。

status

status的值

status是一个指针类型，是一个输出型参数。输出型参数的意义在于在waitpid中修改了status的值是通过指针修改的，对函数外界是有影响的。我们其实就是通过status来获得进程退出的结果的。

因此我们需要自己定义一个int类型的数据，并向status传入它的地址，然后通过该数据来获得进程退出的结果。
我们可以将子进程的退出码改为10，然后打印一下status的值来进行观察：

pid_t id=fork();
    if(id==0)
    {
        int cnt=5;
        while(cnt)
        {
            printf("child:%d id running,cnt is %d\n",getpid(),cnt);
            cnt--;
            sleep(1);
        }
        exit(10);
    }
    else
    {
        sleep(10);
        int status=0;
        printf("father begin wait\n");
        pid_t ret=waitpid(id,&status,0);
        if(ret>0)
        {
            printf("father wait %d\n",ret);
            printf("status is %d\n",status);
        }
        else
        {
            printf("wait fail\n");
        }
        printf("wait success\n");
        sleep(10);
    }

此时我们发现status的值是2560，那么这个数字代表什么呢？
首先我们要明确，status是反映子进程退出时的状态的，而进程退出有三种情况：正常退出，结果正确；正常退出，结果错误；程序崩溃退出。所以status其实是反映这三种情况的。

status的构成

status指向的内容有32个比特位，但是只有低的16位有意义，高的16位没有意义。
程序崩溃即代码异常终止，本质上是收到了一个终止的信号，waitpid会首先判断是否是接收到终止信号导致进程结束，如果是则直接对status指向的内容进行修改。

其中终止信号占7位，coredump占一位。
如果不是程序异常终止，则status进行如下赋值：

因此我们就可以知道2560的由来了，退出码是10，status就是0000 1010 0000 0000的值刚好是2560.

通过status获得退出码

知道了status的构成，我们就可以通过移位操作，通过status来获得程序的退出码和退出信号。

(status>>8)&0xFF//获得退出码
status&(0x7F)//获得退出信号

了解了这一原理，我们还会得出这样的结论：bash就是通过wait方法获得的各个退出码，因此我们可以才能通过echo $?来获得各个进程的退出码。
我们发现如果要获得退出码还需要进行移位操作，非常的不方便，因此大佬们又引入了两个宏，来帮助我们获取退出码：

WIFEXITED(status)：若为正常退出，则返回非0。
WEXITSTATUS(status)：如果WIFEXITED为非0，则提取子进程的退出码。

  if(WIFEXITED(status))    
  {    
    printf("father wait %d\n",ret);    
    printf("statusexit is %d\n",WEXITSTATUS(status));                                                                                                    
  }

此时可以打印到退出码10:

options

waitpid的第三个选项options有两种取值：一种是0，一种是WNOHANG。
其中0表示的是阻塞等待，而WNOHANG表示的是非阻塞等待。
阻塞等待指的是父进程在等待子进程结束的期间内，不进行任何操作。而非阻塞等待指的是父进程在等待子进程结束的期间内不断调用waitpid的过程。(注意返回值条件，当设置WNOHANG且子进程没有结束时，返回值为0，否则返回子进程的pid)。
当取值为0，即为阻塞等待时，本质上其实就是将父进程由运行队列转移到等待队列。等子进程执行结束之后再将父进程由等待队列转移到运行队列。之前的例子都是阻塞赋值的例子。
我们也可以验证一下非阻塞赋值：

 while(1)
 {
   pid_t ret=waitpid(id,&status,WNOHANG);
   if(ret==0)
   {
     printf("do my things\n");
   }
   else if(ret>0)
   {
     printf("wait success\n");
     break;
   }
   else 
   {
     printf("wait failed\n");
   }
   sleep(1);    
}