函数wait、waitpid

本文介绍了进程同步的概念,重点讲解了wait和waitpid系统调用在等待子进程结束时的不同行为。wait使调用者阻塞,直到找到并处理一个已退出的子进程,而waitpid提供更多的灵活性,可以通过pid参数选择等待特定的子进程,并通过options参数控制等待行为。通过示例代码展示了如何使用这两个函数解决进程同步问题。

当一个进程正常或者异常终止后,内核会给父进程发送SIGCHLD信号,因为子进程终止是一个异步事件,所以这个信号也是内核向父进程发送的异步通知,现在需要知道的是调用wait或waitid会发生什么:

  • 如果其所有子进程还在运行,则阻塞;
  • 如果一个进程已终止,正在等待父进程获取其终止状态,取得该进程的终止状态立即返回。
  • 如果它没有任何子进程,返回出错;
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *status)
pid_t waitid(pid_t pid,int *status,int options)

这两个函数的区别如下:

  1. 在一个子进程终止前,wait使其调用者阻塞,waitid有一选项,可让调用者不阻塞;
  2. waitid并不等待在其调用之后的第一个终止子进程,它有若干个选项,可以控制它所等待的进程。

如果子进程已经结束,并且是一个僵死进程,则为他立即返回并取得该子进程的状态,否则wait是其调用者阻塞直到一个子进程终止。如果调用者阻塞,而且他有多个子进程,则在某某一进程终止时,wait就立即返回。
如果一个进程有几个子进程,那么只要有一个子进程终止,wait就返回。如果要等待一个指定的进程终止(如果知道要等待进程的ID),那么该如何做呢?在早期的UNIX版本中,必须调用wait,然后将其返回的进程ID和所期望的进程ID相比较。如果终止进程不是所期望的,则将该进程ID和终止状态保存起来,然后再次调用wait。反复这样做,直到所期望的进程终止。下一次又想等待一个特定进程时,先查看已终止的进程列表,若其中已有要等待的进程,则获取相关信息;否则调用wait。其实,我们需要的是等待一个特定进程的函数。

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。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
   
   
        pid_t pc,pr;
        pc=fork();
        if(pc<0
`wait()` `waitpid()` 是用于**回收子进程退出状态**的两个系统调用函数,它们在 Linux/Unix 系统编程中非常重要,特别是在处理多进程程序时。这两个函数的主要作用是: - 等待一个子进程终止; - 获取其退出状态; - 避免子进程变成僵尸进程(zombie process)。 --- ## ✅ `wait()` 函数详解 ### 函数原型: ```c #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t wait(int *status); ``` ### 功能说明: - **阻塞当前进程**,直到任意一个子进程结束; - 返回值为**终止的子进程的 PID**; - `status` 用于获取子进程的退出状态信息(可设为 `NULL`); ### 示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> int main() { pid_t pid = fork(); if (pid < 0) { perror("fork failed"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程 printf("Child process is running (PID: %d)\n", getpid()); sleep(2); printf("Child process is exiting.\n"); exit(3); // 子进程返回状态码 3 } else { // 父进程 int status; pid_t child_pid = wait(&status); if (WIFEXITED(status)) { printf("Child %d exited with status %d\n", child_pid, WEXITSTATUS(status)); } } return 0; } ``` ### 输出示例: ``` Child process is running (PID: 1234) Child process is exiting. Child 1234 exited with status 3 ``` --- ## ✅ `waitpid()` 函数详解 ### 函数原型: ```c #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); ``` ### 参数说明: | 参数 | 描述 | |------|------| | `pid` | 指定等待的子进程 | | `status` | 同 `wait()`,用于获取退出状态 | | `options` | 可选标志,如 `WNOHANG`(非阻塞)、`WUNTRACED` 等 | ### `pid` 的常见取值: | `pid` 值 | 含义 | |----------|------| | `> 0` | 等待指定 PID 的子进程 | | `0` | 等待与当前进程同组的任意子进程 | | `-1` | 等待任意子进程(等价于 `wait()`) | | `< -1` | 等待指定进程组 ID 的子进程 | ### 示例代码(非阻塞方式): ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> int main() { pid_t pid = fork(); if (pid < 0) { perror("fork failed"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程 printf("Child process is running (PID: %d)\n", getpid()); sleep(3); printf("Child process is exiting.\n"); exit(0); } else { // 父进程 int status; pid_t child_pid; // 非阻塞方式检查子进程是否退出 while ((child_pid = waitpid(pid, &status, WNOHANG)) == 0) { printf("Parent is doing other work...\n"); sleep(1); } if (child_pid == pid && WIFEXITED(status)) { printf("Child %d exited normally.\n", pid); } } return 0; } ``` ### 输出示例: ``` Child process is running (PID: 1234) Parent is doing other work... Parent is doing other work... Parent is doing other work... Child process is exiting. Child 1234 exited normally. ``` --- ## ✅ `wait()` 与 `waitpid()` 的区别总结 | 特性 | `wait()` | `waitpid()` | |------|----------|-------------| | 是否阻塞 | ✅ 是(默认) | ❌ 可通过 `WNOHANG` 设置为非阻塞 | | 控制等待哪个子进程 | ❌ 等待任意子进程 | ✅ 可指定 PID 或进程组 | | 是否支持作业控制 | ❌ 不支持 | ✅ 支持 `WUNTRACED` | | 是否可轮询 | ❌ 不支持 | ✅ 支持 | | 返回值 | 成功返回子进程 PID,失败返回 -1 | 成功返回子进程 PID,失败返回 -1,非阻塞时可能返回 0 | --- ## ✅ 常用宏定义(用于解析 `status`) | 宏 | 说明 | |-----|------| | `WIFEXITED(status)` | 判断子进程是否正常退出 | | `WEXITSTATUS(status)` | 获取子进程的退出状态码(0~255) | | `WIFSIGNALED(status)` | 判断子进程是否被信号终止 | | `WTERMSIG(status)` | 获取导致子进程终止的信号编号 | | `WIFSTOPPED(status)` | 判断子进程是否被暂停 | | `WSTOPSIG(status)` | 获取导致子进程暂停的信号编号 | --- ##
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