Linux——waitpid方法

本文深入探讨了Unix/Linux环境下利用waitpid函数等待子进程结束的细节,包括函数参数说明、返回值解释及实际应用案例。通过实例代码展示了如何高效地管理子进程,对于系统级编程和进程管理具有重要价值。

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waitpid(等待子进程中断或结束)

相关函数

wait,fork

表头文件

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

函数定义

pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);

函数说明

waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用waitpid()时子进程已经结束,则waitpid()会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回,而子进程的进程识别码也会一快返回。如果不在意结束状态值,则参数status 可以设成NULL。

参数说明

参数pid 为欲等待的子进程识别码,其他数值意义如下:
pid<-1 等待进程组识别码为pid 绝对值的任何子进程。
pid=-1 等待任何子进程,相当于wait()。
pid=0 等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。
pid>0 等待任何子进程识别码为pid 的子进程。
参数status用于接收子进程的结束状态,底下有几个宏可判别结束情况:
WIFEXITED(status)如果子进程正常结束则为非0值。
WEXITSTATUS(status)取得子进程exit()返回的结束代码,一般会先用WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。
WIFSIGNALED(status)如果子进程是因为信号而结束则此宏值为真。
WTERMSIG(status) 取得子进程因信号而中止的信号代码,一般会先用WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。
WIFSTOPPED(status) 如果子进程处于暂停执行情况则此宏值为真。一般只有使用WUNTRACED 时才会有此情况。
WSTOPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码,一般会先用WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。
参数option 可以为0 或下面的OR 组合:
WNOHANG 如果没有任何已经结束的子进程则马上返回,不予以等待。
WUNTRACED 如果子进程进入暂停执行情况则马上返回,但结束状态不予以理会。

返回值

如果执行成功则返回子进程识别码(PID),如果有错误发生则返回-1。失败原因存于errno 中。

范例

#include <jni.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <android/log.h>

#include "com_wind_process_Process.h"

#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "Process", __VA_ARGS__)

void processGrandSon(JNIEnv* evn) {
    for(int i = 0; i < 50; i++) {
        LOGE("grandson process is running");
        sleep(1);
    }
    LOGE("grandson process is complete");
}

void processSon(JNIEnv* evn) {
    pid_t pid = fork();
    if(pid < 0) {
        LOGE("fork grandson process failure");
    } else if(pid == 0) {
        LOGE("fork grandson process success");
        processGrandSon(evn);
    } else {
        if(pid == waitpid(pid, NULL, 0)) {
            LOGE("wait grandson process success");
        } else {
            LOGE("wait grandson process failure");
        }
        for(int i = 0; i < 50; i++) {
            LOGE("son process is running");
            sleep(1);
        }
        LOGE("son process is complete");
    }
}

void processFather(JNIEnv* evn) {
    pid_t pid = fork();
    if(pid < 0) {
        LOGE("fork son process failure");
    } else if(pid == 0) {
        LOGE("fork son process success");
        processSon(evn);
    } else {
        if(pid == waitpid(pid, NULL, 0)) {
            LOGE("wait son process success");
        } else {
            LOGE("wait son process failure");
        }
        for(int i = 0; i < 50; i++) {
            LOGE("father process is running");
            sleep(1);
        }
        LOGE("father process is complete");
    }
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_ljsdk_process_Process_registerNative(JNIEnv* evn, jclass cls) {
    processFather(evn);
}
### 差异与联系 `waitpid` 和 `pthread_join` 是两个用于不同上下文中的函数,在 Linux 进程管理中有各自的用途。 #### 函数定义 - **`waitpid`**: 该函数主要用于等待子进程的状态变化并回收其资源。它通常由父进程调用来处理已终止的子进程,防止出现僵尸进程[^1]。 ```c #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); ``` - **`pthread_join`**: 此函数属于 POSIX 线程库的一部分,用于主线程或其他线程等待某个特定线程完成执行,并获取它的返回值[^2]。 ```c #include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); ``` #### 主要差异 1. **作用范围** - `waitpid`: 处理的是父子进程之间的关系,适用于多进程环境下的状态同步和资源清理[^1]。 - `pthread_join`: 针对同一进程中多个线程间的协作,确保某一线程结束后其他依赖此线程结果的部分可以继续运行[^2]。 2. **参数意义** - 对于`waitpid`, 参数包括目标子进程ID (`pid`)、存储退出码的位置指针(`status`)以及控制行为选项(`options`)等细节设置[^1]。 - 而对于`pthread_join`, 只需指定待连接的目标线程ID (`thread`)及其可选的结果变量地址(`retval`)[^2]。 3. **错误处理机制** - 如果通过`waitpid`无法找到符合条件的子进程,则会依据具体场景返回特殊值或者引发信号中断;而当调用者试图加入不存在或非法状态下的线程实例时,`pthread_join`则会产生相应的错误代码来指示失败原因[^1][^2]。 4. **性能考量** - 使用`waitpid`可能涉及较多开销因为每次都需要扫描整个系统级队列寻找匹配项直到成功为止;相比之下,由于现代操作系统内部实现优化良好,“阻塞型”的`pthread_join`操作往往效率更高一些[^3]. 5. **适用场合** - 当应用程序设计包含独立运作但又相互关联的不同程序单元(即传统意义上的‘进程’)时候应该优先考虑采用`fork()`配合`exec*()`系列创建新进程再利用诸如`wait()`,`waitpid()`之类的API来进行必要的交互管理工作流. - 若项目架构基于单个共享内存空间内的轻量级并发实体也就是常说的'线程',那么毫无疑问应当选用像`pthread_create()`,`pthread_join()`这样的接口构建高效灵活的任务调度方案.[^4] 尽管两者表面上看似相似——都是为了某种形式上的“等待”,但实际上它们分别隶属于不同的抽象层次上解决各自领域里的问题. ```c // Example of using waitpid() pid_t child_pid; child_pid = fork(); if (child_pid == 0){ // Child process code here... } else { int status; waitpid(child_pid,&status,WNOHANG); // Non-blocking check on child termination state } // Example of using pthread_join() void* thread_function(void* arg){return NULL;} pthread_t tid; pthread_create(&tid,NULL,thread_function,(void*)NULL); pthread_join(tid,(void**)NULL); // Wait until the created thread finishes its job ```
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