“负责”的进程等待

最新推荐文章于 2024-02-13 18:50:58 发布

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本文深入解析了进程等待的概念，包括父进程为何需要等待子进程、如何避免僵尸进程的产生，以及如何正确使用wait和waitpid系统调用来回收子进程资源和获取其退出信息。通过实例演示了阻塞和非阻塞等待的区别。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

“负责”的进程等待

什么是进程等待？

进程等待就是父进程等待子进程结束并退出，然后回收子进程。

为什么要进行进程等待？

如果子进程退出，父进程不对子进程做出处理的话，就会造成僵尸进程，那么这个时候只要父进程不退出，那么子进程一直占用资源，就会造成内存泄漏。并且僵尸进程不可以被信号终止掉。这个问题是非常严重的。
子进程退出保持僵尸进程状态是为了返回信息让父进程回收，所以进程等待也可以回收子进程的退出信息，说白了就是父进程派给子进程的干的事情，干完了结果是什么，这就是为什么要回收子进程的原因之一。
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程信息。

进程等待的方法：

pid_t wait(int *status)，包含在头文件#include <sys/wait.h>里面

wait(int *status)这个调用是阻塞式等待，就是说如果父进程走到这里，如果有子进程，则必须等到子进程退出才会结束，并且返回子进程的pid。如果没有子进程，就会返回-1。来看个例子：

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

int main(void)
{
    std::cout << "Process Wait Test" << std::endl;
    pid_t ret = fork();

    if (ret == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }

    pid_t ret1 = wait(NULL);
    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret1 << " process." << std::endl;

    ret1 = wait(NULL);
    std::cout << "Waited for " << ret1 << " process." << std::endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

可以看出，父进程从wait(NULL)处开始等待，等子进程结束在继续执行。然后若没有子进程则返回-1。

wait(NULL)是等待任意一个进程。

wait(NULL)的调用次数必须和子进程一致，不然会造成僵尸进程。

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

int main(void)
{
    std::cout << "Process Wait Test" << std::endl;
    pid_t ret = fork();

    if (ret == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }
    
    pid_t ret1 = fork();

    if (ret1 == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }


    pid_t ret2 = wait(NULL);
    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret2 << " process." << std::endl;
    while(1)
    {

    }

    return 0;
}

在这里插入图片描述

若父进程只调用一次wait(NULL)，则有一个进程不会被回收。

wait(int *status)的参数表示退出码+是否正常退出。如果不关心退出码或是否正常退出，就跟我上面一样，填NULL。下面再讲。

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int option)这个调用除了上面的功能外还加了一些功能。

返回值：
- 若正常调用正常，返回子进程的pid。
- 若没有等到子进程（下面搭配选项说），返回0。
- 若调用出错（就是没有子进程），返回-1。

参数：

pid:
- pid = -1 跟wait(NULL)一样，等待任意一个进程。
- pid = 某个子进程的pid，表示等待指定子进程。
status:
- WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
- WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
option:
- WNOHANG：若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。这个是非阻塞等待。所以这个选项经常搭配循环使用，称为轮询。
- 0：阻塞等待。

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

int main(void)
{
    std::cout << "Process Wait Test" << std::endl;
    pid_t ret = fork();

    if (ret == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }
    
    pid_t ret1 = fork();

    if (ret1 == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }


    pid_t ret2;
    while (1)
    {
        ret2 = waitpid(ret, NULL, WNOHANG);
        if (ret2 != 0)
            break;
    }
    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret2 << " process." << std::endl;
    
    pid_t ret3;
    while (1)
    {
        ret3 = waitpid(ret1, NULL, WNOHANG);
        if (ret3 != 0)
            break;
    }
    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret3 << " process." << std::endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

获取子进程status

这是一个整型变量，但是系统只用它的低16位，也就是说，status这个整数只有低两个字节有用。
次八位是退出码，第七位是终止信号，第八位是表示是否吐核(core dump)。

我们来画个图理解一下：

在这里插入图片描述

如果子进程正常退出，也就是说第八位为0时，这个时候才会用到次八位表示子进程的退出状态。

如果子进程异常退出，那么次八位就不需要了，因为异常退出退出码是多少就没人关心了，就看看是什么信号终止的它。

正常退出：

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

int main(void)
{
    std::cout << "Process Wait Test" << std::endl;
    pid_t ret = fork();

    if (ret == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
        exit(1);
    }
    
    int status;
    int ret1 = wait(&status);

    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret1 << " process." << std::endl;
    if ((status & 0xff) == 0)
    {
        status >>= 8;
        std::cout << ret1 << " process exit code is :" << (status & 0xff) << std::endl; 
    }
    else
    {
        std::cout << ret1 << " process exit exception, and the signal is : " << (status & 0x7f) << std::endl;
    }

    return 0;
}

在这里插入图片描述

异常退出：(手动 kill 掉子进程)

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

int main(void)
{
    std::cout << "Process Wait Test" << std::endl;
    pid_t ret = fork();

    if (ret == 0)//child
    {
        std::cout << "I am child, And my id is : " << getpid() << std::endl;
        sleep(100);
        exit(1);
    }
    
    int status;
    int ret1 = wait(&status);

    std::cout << "I am parent, And my id is : " << getpid() << std::endl;
    std::cout << "Waited for " << ret1 << " process." << std::endl;
    if ((status & 0xff) == 0)
    {
        status >>= 8;
        std::cout << ret1 << " process exit code is :" << (status & 0xff) << std::endl; 
    }
    else
    {
        std::cout << ret1 << " process exit exception, and the signal is : " << (status & 0x7f) << std::endl;
    }

    return 0;
}