進程——wait與waitpid、僵屍進程與孤兒進程

僵屍進程：子進程終止了，但是父進程沒有回收子進程的資源PCB。使其成為僵屍進程

孤兒進程：父進程先與子進程結束了，使得子進程失去了父進程，這個時候子進程會被1號進程init進程領養，成為孤兒進程

 

為了防止上面兩種情況，我們應當在父進程結束之前一定要回收子進程的所有資源

所以出現了wait和waitpid

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

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


status是一個傳出參數。
waitpid的pid參數選擇：
< -1 回收指定進程組內的任意子進程
= -1 回收任意子進程
= 0  回收和當前調用waitpid一個組的所有子進程
> 0  回收指定ID的子進程

一個進程結束的時候，會關閉所有的文件描述符，釋放所有的內存空間，但是他的PCB仍然存在，保存着子進程的一些狀態信息，如果進程正常退出，保存着正常退出的狀態，如果非正常退出，那么保存着是哪個信號導致的該進程退出，父進程可以通過wait和waitpid查看到這些信息，並且徹底清除，我們知道shell是所有進程的父進程，在shell中可以通過 $查看退出狀態編號，所以可以通過shell查看並清除，如果一個進程退出，父進程並沒有調用wait和waitpid進程清除，那么就產生了僵屍進程，正常情況下，僵屍進程都被父進程清理了

下面寫一個不正常了程序，使得父進程不結束

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t pid=fork();

    if(pid<0) {
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    if(pid>0) { /* parent */
        while(1);
    }

    /* child */
    return 0;
}

上面中，父進程一直處於while（1）循環，使得父進程不退出，下圖查看ps aux可以發現父進程狀態為R，子進程狀態為Z（僵屍態Zombie）

 

 

 

 

　對於wait或waitpid函數若調用成功則返回清理掉的子進程id，若調用出錯則返回-1。父進程調用wait或waitpid時可能會出現一下的情況：

1. 阻塞（如果它的所有子進程都還在運行）。
2. 帶子進程的終止信息立即返回（如果一個子進程已終止，正等待父進程讀取其終止信息）。
3. 出錯立即返回（如果它沒有任何子進程）。

 

 

 上圖看到了，wai成功的返回值

*******************************************************************************************

　　對於wait和waitpid兩個函數，有所不同的是：

1. 如果父進程的所有子進程都還在運行，調用wait將使父進程阻塞，而調用waitpid時如果在options參數中指定WNOHANG可以使父進程不阻塞而立即返回0。
2. wait等待第一個終止的子進程，而waitpid可以通過pid參數指定等待哪一個子進程。

 

 

所以，調用wait和waitpid不僅可以獲得子進程的終止信息，還可以使父進程阻塞等待子進程終止，起到進程間同步的作用。如果參數status不是空指針，則子進程的終止信息通過這個參數傳出，如果只是為了同步而不關心子進程的終止信息，可以將status參數指定為NULL。 

 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>

int main(void)
{
    pid_t pid,pid_c;

    int n = 10;
    pid = fork();

    if(pid > 0 )
    {/* in parent */
        while(1)
        {
            printf("I am parent %d\n",getpid());
            //wait是一個阻塞函數,等待回收子進程資源,如果沒有子進程,wait返回-1
            pid_c = wait(NULL);
            printf("wait for child %d\n",pid_c);
            sleep(1);
        }
    }
    else if(pid == 0)
    {/* in child */
        printf("I am child %d\n",getpid());
        sleep(10);
    }

    return 0;
}


運行結果：
I am parent 4797
I am child 4798
wait for child 4798
I am parent 4797
wait for child -1
I am parent 4797
wait for child -1
I am parent 4797

 

孤兒進程

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;
    int n=10;
    pid = fork();
    if(pid > 0)
    {//創建完之后父進程就退出了
        printf("I am parent\n");
        exit(0);
    }
    else if(pid == 0)
    {//此時父進程退出,子進程被init程序接管,該進程的父進程號變成1
        while(n--)
        {
            printf("I am %d, my parent is %d\n",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}


運行結果：
I am 4813, my parent is 1
I am 4813, my parent is 1
I am 4813, my parent is 1
I am 4813, my parent is 1
I am 4813, my parent is 1
I am 4813, my parent is 1

waitpad

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork failed");
        exit(1);
    }

    if (pid == 0)
    {//in child
        int i;
        for (i = 3; i > 0; i--) {
            printf("This is the child %d\n",getpid());
            sleep(1);
        }
        exit(3);//返回3,運行時可以看到
        //子進程睡眠3秒之后就退出了
    }

    else
    {//in parent
        int stat_val;
        waitpid(pid, &stat_val, 0);//以阻塞方式等待回收子進程，第三個參數0，表示阻塞方式
        if (WIFEXITED(stat_val))//正常退出
            printf("Child exited with code %d\n", WEXITSTATUS(stat_val));
        else if (WIFSIGNALED(stat_val))//查看被什么信號關閉
    printf("Child terminated abnormally, signal %d\n", WTERMSIG(stat_val));
    }
    return 0;
}