wait函数返回值总结

Posted 2020-07-02 DoubleLi

之前在学习wait和waitpid函数的时候，就对使用宏WIFEXITED来检查获取的进程终止状态产生过疑惑：一般我们在程序中是调用的exit或者_exit函数来退出的，那么wait和waitpid函数获取的终止状态直接就是我们传递给exit的参数不就OK了吗？

    后来了解到是我考虑简单了，因为程序退出不仅仅只有我们显示地调用exit这么简单，还会有异常退出等情况，本文就对wait函数获取的状态做个总结!

    先来对wait status做个整体总结，一般我们通过wait status可以判定子进程发生了以下事件：

   （1）子进程通过传递一个整形参数给exit（或者_exit）而正常退出

   （2）子进程被一个信号终止

   （3）子进程被一个信号暂停（调用waitpid时指定WUNTRACED标志）

   （4）暂停的子进程被信号SIGCONT恢复（调用waitpid时指定WCONTINUED标志）

    平时我们说的进程termination status指的只是前两个wait status（可以通过$?来查看进程的termination status）。

    那么wait status是如何表示这些事件的呢？ —— 具体如何表示的，不同的平台有不同的定义，因为POSIX并没有对实现做出详细的定义，这也是为什么推荐使用宏来检查wait status了，主要是考虑到程序可移植问题。本文针对x86平台32位。

    通过上图可以发现，虽然wait status是int型的，但实际上只使用了它的低2个字节。

    高8位用来记录正常退出状态，这也正解释了为什么程序退出状态的范围总是0~255。

    低8位用来记录信号。

 

    好了，现在来看看这些宏具体是如何实现的吧！

    在/usr/include/i386-linux-gnu/sys/wait.h中

在/usr/include/i386-linux-gnu/bits/waitstatus.h中

 

接下来我们简单分析下这几个宏:

WIFEXITED/WEXITSTATUS：当程序是正常退出时则WIFEXITED(status)为真，这种情况下WEXITSTATUS(status)返回子进程的退出状态。

WIFEXITED最后可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WIFEXITED(status) (((status) & 0x7f) == 0)  

当WIFEXITED(status)为真则表示((status) & 0x7f)为0，意思是：程序退出不是信号导致的退出，那么就是正常退出了。

WEXITSTATUS(status)可以简写为:

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WEXITSTATUS(status) (((status) & 0xff00) >> 8)  

先将低8位清零，然后右移8位，则取得高8位数值，即程序正常退出状态。

 

WIFSTOPPED/WSTOPSIG：当子进程是因为被一个信号暂停而返回时则WIFSTOPPED(status)为真，在这种情况下WSTOPSIG(status)返回这个暂停子进程信号的编号。

WIFSTOPPED(status)可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WIFSTOPPED(status) (((status) & 0xff) == 0x7f)  

当wait status低八位数值是0x7f时，则表明子进程是被信号暂停而返回的。

WSTOPSIG(status)可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WSTOPSIG(status) (((status) & 0xff00) >> 8)  

可以发现，在这种情况下，WSTOPSIG(status)与WEXITSTATUS(status)取值方式是一样的。

 

WIFCONTINUED：当一个暂停的子进程被信号SIGCONT唤醒而返回状态，则WIFCONTINUED(status)为真，否则为假。

WIFCONTINUED(status)可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WIFCONTINUED(status) ((status) == 0xffff)  

当wait status低两个字节数值为0xfff时，表明一个暂停的子进程被SIGCONT信号唤醒。

 

WIFSIGNALED/WTERMSIG/WCOREDUMP：当程序异常终止时WIFSIGNALED(staus)为真，这种情况下WTERMSIG(status)返回终止进程的信号编号。并且程序异常终止时产生了core文件的话，则WCOREDUMP(status)为真，否者为假。

WIFSIGNALED(status)可以简写为:

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WIFSIGNALED(status) (((signed char)((status) & 0x7f + 1) >> 1) > 0)  

这个宏的写法是这些宏当中最难理解的一个，以下是我的简单分析过程，对错还请批评指正！

(status) & 0x7f 的范围是0 ~ 127

(status) & 0x7f + 1 的范围是0 ~ 128

那么(signed char)((status) & 0x7f + 1) 的范围是1 ~ 127 和一个-128

由此推出：(signed char)((status) & 0x7f + 1) >> 1的范围是0 ~ 63 和一个-64 

由此得出当wait status的低7位数值是0x7f时是不符合要求的，即宏WIFSIGNALED(status)的这种写法其实是排除了wait status的低7位数值是0x7f的。因为当低7位是0x7f（第8位为0）时表示的是子进程被信号暂停。其实现有的平台的信号编号也没有达到127的。

我们知道信号编号是从1开始的（kill函数对信号编号0有特殊的处理）。右移一位相当于除以2的操作，1除以2在程序中是等于0的，所有其中的加1操作其实很有技巧性，既利用了信号编号从1开始这个特性，又排除了127这个数值。

这个宏还可以如下实现：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WIFSIGNALED(status) (!WIFSTOPPED(status) && !WIFEXITED(status))   

这样就好理解了，既不是信号暂停，又不是正常退出，那么肯定也不是被信号SIGCONT唤醒，那就肯定是被信号终止的情况了，哈哈。

WTERMSIG(status)可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WTERMSIG(status) ((status) & 0x7f)  

这个就不用解释了吧

 

WCOREDUMP(status)可以简写为：

[html] view plain copy

 

 print?

1. #define WCOREDUMP(status) ((status) & 0x80)  

这个也很好理解，就是检测第8位是否为1，是1,则生成core文件，否则不生成。

 

综上，可以发现APUE的pr_exit函数实现的不够全，下面给个全面的如下:

[cpp] view plain copy

 

 print?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <string.h>  
4. #include <sys/wait.h>  
5.   
6. void pr_exit(const char *msg, int status)  
7. {  
8.     if (msg)  
9.         printf("%s ", msg);  
10.   
11.     if (WIFEXITED(status)) {  
12.         printf("normal termination, exit status = %d\n", WEXITSTATUS(status));  
13.     } else if (WIFSIGNALED(status)) {  
14.         printf("abnormal termination, signal number = %d(%s)%s\n",  
15.                 WTERMSIG(status), strsignal(WTERMSIG(status)),  
16. #ifdef  WCOREDUMP  
17.                 WCOREDUMP(status) ? " (core file generated)" : "");  
18. #else  
19.                 "");  
20. #endif  
21.     } else if (WIFSTOPPED(status)) {  
22.         printf("child stopped, signal number = %d(%s)\n",  
23.                 WSTOPSIG(status), strsignal(WSTOPSIG(status)));  
24.     }  
25. #ifdef WIFCONTINUED  
26.     else if (WIFCONTINUED(status)) {  
27.         printf("child continued by SIGCONT signal\n");  
28.     }  
29. #endif  
30.     else {             /* Should never happen */  
31.         printf("what happened to this child? (status=%x)\n",  
32.                                     (unsigned int) status);  
33.     }  
34. }  

 

PS：C标准对一个有符号数值并且是负数时的右移操作的说明是未实现的，我试了gcc，结果还是负数，对这块了解的不是很多，还请谅解。

参考链接：

http://tsecer.blog.163.com/blog/static/15018172012323975152/

http://www.cs.virginia.edu/pipermail/splint-discuss/2008-March/001136.html

参考书籍：

《The Linux Programming Interface》