【Linux】僵屍進程，孤兒進程以及wait函數，waitpid函數（有樣例，分析很詳細）

本文內容：

1.僵屍進程，孤兒進程的定義，區別，產生原因，處理方法

2.wait函數，waitpid函數的分析，以及比較

背景：由於子進程的結束和父進程的運行是一個異步的過程，即父進程永遠無法預測子進程什么時候結，所以就產生了孤兒進程和僵屍進程

定義：

孤兒進程：即父進程退出后，它的一個或多個子進程還在運行，那么這些子進程叫做孤兒進程

僵屍進程：如果子進程退出，但是父進程沒有調用wait或waitpid獲取子進程的狀態信息，那么子進程的進程描述符pid仍然保存在系統中，那么該子進程叫做僵屍進程

區別：

孤兒進程是父進程已退出，而子進程沒有退出，僵屍進程是父進程沒有退出，而子進程退出了

處理方法：

1.孤兒進程將會被1號進程init進程收養，並且由init進程完成對他們的狀態收集工作

2.當一個進程終止后，它的父進程需要調用wait函數（阻塞等待）或waitpid函數（非阻塞等待）獲得子進程的終止狀態！【父進程通過進程等待的方式，回收子進程的資源，獲取子進程退出信息】

僵屍進程樣例：

#include <iostream>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<semaphore.h>
using namespace std;

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

    if(pid>0)
    {
        cout<<"in paraten process,sleep..."<<endl;
        sleep(3);
        cout<<"after sleep"<<endl;
    }
    else if(pid==0)
    {
        cout<<"in child process"<<endl;
        exit(0);
    }
    return 0;
}

分析：父進程睡眠3s等待子進程結束，父進程沒有調用函數等待子進程回城子進程的資源，所以子進程變成了一個僵屍進程

當這個父進程醒來然后也退出之后，該子進程就變成孤兒進程然后被1號init進程收養了，而init進程會周期性的調用wait函數來清除各個僵屍子進程

wait函數的原理：進程調用wait，然后阻塞自己，然后尋找僵屍子進程，找到了則銷毀子進程然后返回，沒有找到則一直阻塞直到找打僵屍子進程為止

樣例程序：使用wait函數來回收僵屍進程

#include <iostream>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<semaphore.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
using namespace std;

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

    if(pid>0)
    {
        cout<<"in parate process"<<endl;
        pid_t pr=wait(NULL);
        cout<<"in parent process,I catched a child process with pid of "<<pid<<endl;
    }
    else if(pid==0)
    {
        cout<<"in child process,PID="<<getpid()<<" PPID:"<<getppid()<<endl;
        exit(0);
    }
    return 0;
}

wait函數原型：

pid_t wait(int *status)

如果status的值不是NULL，wait就會把子進程退出時的狀態碼取出存入status中，這樣我們可以知道子進程是正常退出還是非正常退出

需要注意的是，子進程狀態信息被放在一個整數的不同二進制位中，所以有一個專門的宏macro來讀取信息，比如WIFEXITED（status),子進程正常退出返回非0值，當子進程是正常退出時，我們可以使用WEXITSTATUS來獲取子進程的返回值，比如子進程返回5，那么我們就可以獲取這個返回值

樣例程序：利用宏獲得子進程的返回值：

#include <iostream>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<semaphore.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
using namespace std;

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

    if(pid<0)
    {
        cout<<"fork error"<<endl;
        return 0;
    }
    else if(pid>0)
    {
        cout<<"in parate process"<<endl;

        int status=-1;
        pid_t pr=wait(&status);

        if(WIFEXITED(status))
        {
            cout<<"the child process exit normal"<<endl;
            cout<<"the child return code is "<<WEXITSTATUS(status)<<endl;
        }
        else
        {
            cout<<"the child process exit  abnormal,pid="<<pr<<endl;
        }
    }
    else if(pid==0)
    {
        cout<<"in child process,PID="<<getpid()<<" PPID:"<<getppid()<<endl;
        exit(6);
    }
    return 0;
}

分析：子進程返回6，父進程通過宏獲得了子進程的返回值，需要注意的是：返回值有一定的大小，太大了不可以，因為整個整數的比特位存儲的是子進程返回的一些信息，有位數限制

waitpid函數原型：

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

pid參數：

1)pid>0:只等待進程ID等於pid的子進程，不管其它已經有多少子進程運行結束退出了，只要指定的子進程還沒有結束,waitpid就會一直等下去

2)pid=-1:等待任何一個子進程，沒有限制，此時和wait函數作用一模一樣

3）pid<-1：等待一個指定進程組中的任何子進程，進程組號=pid的絕對值

4）pid=0：等待一個指定進程組中的任何子進程，進程組號為pid的值

options參數:

1)options=WNOHANG,即使子進程沒有退出，它也會立即返回，不會像wait那樣永遠等下去

2）options=WUNTRECED，子進程睡眠則馬上返回，但結束狀態不予理會

3）options=0，不使用該參數

和wait函數相比，waitpid其實是wait函數的封裝，waitpid可以指定等待的子進程，並且指定返回的條件！

樣例程序：使用waitpid收集子進程的信息

#include <iostream>
#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<semaphore.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
using namespace std;

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

    if(pid<0)
    {
        cout<<"fork error"<<endl;
        return 0;
    }
    else if(pid>0)
    {
        cout<<"in parate process"<<endl;
        do
        {
            pr=waitpid(pid,NULL,WNOHANG);
            if(pr==0)
            {
                cout<<"no child exit"<<endl;
                sleep(1);
            }
        }
        while(pr==0);
        if(pr==pid)
        {
            cout<<"successfuly get child "<<pid<<endl;
        }
        else
        {
            cout<<"some error cvcured"<<endl;
        }
    }
    else if(pid==0)
    {
        cout<<"in child process,PID="<<getpid()<<" PPID:"<<getppid()<<endl;
        sleep(10);
        exit(11);
    }
    return 0;
}

分析：waitpid采用了WNOHANG參數，所以waitpid不會停留在那里等待，也就是說父進程不會阻塞在那里等待子進程返回，它會立即返回然后去做自己的事情，所以需要加個循環直到等待到進程為止，相當於輪詢

總結：waitpid函數是wait函數的封裝，作用一樣，但是比wait函數更加靈活了，可以指定需要等待的子進程，可以設置等待的規則！