wait()函数和waitpid()函数详解

Posted 2021-08-05 清水寺扫地僧

文章目录

• • wait()函数
  • waitpid()函数
  • wait() 和 waitpid() 用法和比较

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wait()函数

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

  进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

参数：

• 参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就像这样：pid = wait(NULL);

返回值：

• 如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID；
• 如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。

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waitpid()函数

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

  从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。

参数：

• status：参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就像这样：pid = waitpid(-1, NULL, 0);
• pid：从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。
  ① pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去(阻塞在waitpid()函数这里)；
  ② pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样； 　　
  ③ pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬；
  ④ pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值；
• options：提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持：WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用；比如ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED); 如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如ret=waitpid(-1,NULL,0); 如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。而WUNTRACED参数，由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，可以自行查阅相关材料。
• 返回值：waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有三种情况：
  ① 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
  ② 如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0； 　　 　　
  ③ 如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；

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wait() 和 waitpid() 用法和比较

（一）wait()只能处理一个子进程的SIGCHLD，如果多个并发子进程同时关闭，则会出现僵尸进程，而用waitpid()则会避免这种情况：

void sig_chld(int signo) 
{ 
      pid_t pid; 
      int stat; 

      while ( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0) //非阻塞
          printf("child %d terminated\\n", pid); 
      return; 
}

这段代码体现在当有多个子进程结束并几乎同时提交信号时，waitpid可使所有被提交的信号得到处理，而不会留下zombie。解决办法：

• ① 轮询wait返回的pid，直到等待到所有的子进程pid；
• ② 使用waitpid侦听特定的pid；
• ③ while(waitpid(-1, NULL, WNOHANGUP) > 0))；进行一直地非阻塞等待，直至父进程回收完所有地结束子进程

如果使用信号：子进程结束发出信号，主进程侦听wait处理所有信号-----所有5个信号结束信号SIGCHLD都在信号处理函数执行之前产生，而信号处理函数只执行一次，因为Unix信号一般是不排队的，如果是不同信号则进入不同的处理函数，但是同一信号只能进入一次处理函数，后面的则丢失了。

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其它： 调用 wait＆waitpid 来处理终止的子进程

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

• 两个函数都返回两个值：函数的返回值和终止的子进程ID，而waitpid()子进程终止的状态则是通过status指针返回的；
• wait()函数等待第一个终止的子进程，而waitpid()函数则可以指定等待特定的子进程；
• 这的区别可能会在下面这种情况时表现得更加明显：
    当同时有5个客户连上服务器，也就是说有五个子进程分别对应了5个客户，此时，五个客户几乎在同时请求终止，这样一来，几乎同时，五个FIN发向服务器，同样的，五个SIGCHLD信号到达服务器，然而，UNIX的信号往往是不会排队的，显然这样一来，信号处理函数将只会执行一次，残留剩余四个子进程作为僵尸进程驻留在内核空间。此时，正确的解决办法是利用waitpid(-1, &stat, WNOHANG)防止留下僵尸进程。其中的pid为－1表明等待任一个子进程，而WNOHANG选择项通知内核在没有已终止进程项时不要阻塞。
• wait()函数其实是waitpid()函数的特例，也即wait()函数是封装waitpid()得来的。

static inline pid_t wait(int * wait_stat) {
	return waitpid(-1, wait_stat, 0);  //返回值和错误
}

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waitpid提供了wait函数不能实现的3个功能:

• ① waitpid等待特定的子进程, 而wait则返回任一终止状态的子进程；
• ② waitpid提供了一个wait的非阻塞版本；
• ③ waitpid支持作业控制。用于检查 wait() 和 waitpid() 两个函数返回终止状态的宏: 这两个函数返回的子进程状态都保存在status指针中，用以下3个宏可以检查该状态：
  WIFEXITED(status): 若为正常终止, 则为真。此时可执行 WEXITSTATUS(status): 取子进程传送给exit或_exit参数的低8位.
  WIFSIGNALED(status): 若为异常终止, 则为真。此时可执行 WTERMSIG(status): 取使子进程终止的信号编号.
  WIFSTOPPED(status): 若为当前暂停子进程, 则为真。此时可执行 WSTOPSIG(status): 取使子进程暂停的信号编号