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C語言控制進程之進程等待詳解_C 語言

作者：小小酥誒 ? 更新時間： 2022-10-24 編程語言

進程等待的必要

當一個進程終止的時候，它的資源，比如說PCB，數據等不會被立馬清理掉。它會保持在已經終止的狀態，這種狀態稱為“僵尸狀態”，直到被父進程確認。父進程wait，即父進程向內核確認子進程已經終止，可以為子進程“收尸”了，內核會把子進程的退出信息傳給父進程，然后清理掉子進程的資源，這個時候子進程才算真正地終止了！

總結：

  • 父進程等待，可以獲取子進程的退出信息，知道子進程的執行結果。
  • 父進程等待，可以釋放子進程的資源，讓子進程真正地退出，避免一直消耗系統的存儲資源，造成“內存泄露”等危害。
  • 父進程等待，可以保證時序的問題，子進程先于父進程退出，避免讓子進程變為孤兒進程。

進程等待的方法

wait函數

一個進程可以通過調用wait函數等待子進程。wait函數是系統調用函數。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);

返回值：返回被等待進程的pid，如果等待失敗，返回-1。

參數：輸出型參數，可以獲取子進程的退出狀態，如果不需要獲取子進程的退出狀態，則設置為NULL。

測試：

 #include <stdio.h>                                                     
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
     //執行5秒
     int cnt = 5;
     while(cnt)
     {
       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
       sleep(1);
       cnt--;
     }
     exit(EXIT_SUCCESS);
   }
   sleep(10);
   pid_t ret = wait(NULL);
   if(ret > 0)
   {
     //wait success, ret is pid;
     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
   }
   else{                                                                
     //wait failed.
     printf("father wait failed\n");
   }
   return 0;
 }

現象：子進程執行5秒后，終止了，但是內核沒有立馬清理掉它的資源，所以此時是僵尸狀態，再過了5秒之后，父進程休眠完畢，然后等待子進程，確認子進程已經終止，返回子進程的pid，然后內核開始清理子進程資源，子進程真正地終止了，又過了5秒后父進程也終止了。

通過wait函數的輸出型參數可以獲得子進程的退出信息。

waitpid函數

waitpid函數也可以使得父進程等待子進程

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

先不關心第二個和第三個參數，第二個參數可以設置為NULL，第三個參數暫時設置為0。

第一個參數：

1、如果第一個參數pid傳的是某個具體的進程的進程ID,表示等待該指定進程

2、如果第一個參數pid傳的是-1，表示等待父進程的任意子進程。

第三個參數：

  • 傳的是0，表示父進程是掛起等待子進程的（阻塞等待）。可以理解為“父進程在等待子進程的過程中，什么事情也沒做，在干等”。
  • 傳的是宏WNOHANG，表示父進程是非阻塞等待。若等待的子進程還沒有終止，那么waitpid函數立即返回0，不予以等待。若等待的子進程已經正常結束，那么waitpid函數返回等待子進程的PID

wait(&status) 等價于 waitpid(-1, &status, 0)

【注意事項】

  • 如果子進程已經退出，調用wait/waitpid時，wait/waitpid會立即返回，獲得子進程退出信息，并且釋放被等待子進程資源。
  • 如果在任意時刻調用wait/waitpid，子進程存在且還在正常運行，則父進程可能會發生阻塞。
  • 如果試圖等待一個當前不存在的進程，wait/waitpid會調用出錯，并立即返回。

獲取子進程退出信息

在上述并沒有具體解釋參數status的作用。

  • 在wait和waitpid函數中，status的作用是一樣的，它是輸出型參數。
  • 如果給status傳的是NULL，則表示不需要獲取子進程的退出信息。
  • 如果給status傳的是非NULL，則可以獲取被等待進程的退出信息。

status是一個指向整形的指針。但是一個進程的退出信息那么多，怎么可能會那么簡單地用一個整型就知道進程的退出信息了呢？實際上，并不是簡單地看待status指向的整形，而是當作位圖來看，一個整型有32位，這樣就可以全面地描述被等待進程的退出信息了。

只用研究低16個比特位。

進程退出的情況有四種：

1、正常退出(自愿，代碼執行完，結果正確)

2、錯誤退出（自愿，代碼執行完，結果不正確）

3、異常退出（非自愿，代碼未執行完，退出碼無意義）

4、被其他進程終止（非自愿，代碼未執行完，退出碼無意義）

這四種情況，可以按照進程是否收到信號來分類，第一種和第二種進程未收到信號，第三和第四種進程收到信號。

當被等待進程不是被信號所終止時，低8位全是0，而次低8位則是被等待進程的退出碼。

當被等待進程是被信號所終止時，低7位表示被等待進程收到的信號。

如果進程是正常終止，如何顯示地知道退出碼？

如果進程是收到信號而終止，如何知道它收到了什么信號？直接就是低7位表示的是進程收到的信號，如果是非法的信號，說明它沒有收到信號，這個值是無效的。

測試：

 #include <stdio.h>                                                    
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
     //執行5秒
     int cnt =7;
     while(cnt)
     {
       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
       sleep(1);
       cnt--;
     }
     exit(12);
   }
   sleep(10);
   int status;
   pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
   if(ret > 0)
   {
     //wait success, ret is pid;
     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
   }
   else{
     //wait failed.
   printf("father wait failed\n");
   }
   printf("get a exit num : %d\n, get a single:%d", (status >> 8) & 0XF    FFF, status & 0XFFFF);
   sleep(2);                                                           
   return 0;
 }

當然，還可以不需要進行位運算，系統提供了兩個宏，可以得到退出信息

  • WIFEXITED(status)：如果被等待進程正常退出則未真。
  • WEXITSTATUS(status)：如果WFIEXITED(status)為真，提取被等待進程的退出碼。
 #include <stdio.h>                                                                                                                                              
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/wait.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
   pid_t id = fork(); //創建子進程
   if(id == 0)
   {
     //child
    //執行5秒
    printf("i am child precess\n");
    sleep(5);
    exit(12);
  }
  sleep(3);
  int status;
  printf("father begin wait\n");
  pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
  if(ret > 0)
 {
    //wait success, ret is pid;
    printf("father wait child[%d] success\n", ret);
  }
  else{
    //wait failed.
    printf("father wait failed\n");
  }
  if(WIFEXITED(status))
  {
    printf("exit code : %d\n", WEXITSTATUS(status));
  }
  else{
    printf("get a signal\n");
 }
  sleep(2);
  return 0;
}

執行結果

原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_56870066/article/details/125188459

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