进程——wait与waitpid、僵尸进程与孤儿进程

僵尸进程：子进程终止了，但是父进程没有回收子进程的资源PCB。使其成为僵尸进程

孤儿进程：父进程先与子进程结束了，使得子进程失去了父进程，这个时候子进程会被1号进程init进程领养，成为孤儿进程

为了防止上面两种情况，我们应当在父进程结束之前一定要回收子进程的所有资源

所以出现了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是一个传出参数。
waitpid的pid参数选择：
< -1 回收指定进程组内的任意子进程
= -1 回收任意子进程
= 0  回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程
> 0  回收指定ID的子进程

一个进程结束的时候，会关闭所有的文件描述符，释放所有的内存空间，但是他的PCB仍然存在，保存着子进程的一些状态信息，如果进程正常退出，保存着正常退出的状态，如果非正常退出，那么保存着是哪个信号导致的该进程退出，父进程可以通过wait和waitpid查看到这些信息，并且彻底清除，我们知道shell是所有进程的父进程，在shell中可以通过 $查看退出状态编号，所以可以通过shell查看并清除，如果一个进程退出，父进程并没有调用wait和waitpid进程清除，那么就产生了僵尸进程，正常情况下，僵尸进程都被父进程清理了

下面写一个不正常了程序，使得父进程不结束

#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，父进程一直处于while（1）循环，使得父进程不退出，下图查看ps aux可以发现父进程状态为R，子进程状态为Z（僵尸态Zombie）

　对于wait或waitpid函数若调用成功则返回清理掉的子进程id，若调用出错则返回-1。父进程调用wait或waitpid时可能会出现一下的情况：

1. 阻塞（如果它的所有子进程都还在运行）。
2. 带子进程的终止信息立即返回（如果一个子进程已终止，正等待父进程读取其终止信息）。
3. 出错立即返回（如果它没有任何子进程）。

 

 上图看到了，wai成功的返回值

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

　　对于wait和waitpid两个函数，有所不同的是：

1. 如果父进程的所有子进程都还在运行，调用wait将使父进程阻塞，而调用waitpid时如果在options参数中指定WNOHANG可以使父进程不阻塞而立即返回0。
2. wait等待第一个终止的子进程，而waitpid可以通过pid参数指定等待哪一个子进程。

所以，调用wait和waitpid不仅可以获得子进程的终止信息，还可以使父进程阻塞等待子进程终止，起到进程间同步的作用。如果参数status不是空指针，则子进程的终止信息通过这个参数传出，如果只是为了同步而不关心子进程的终止信息，可以将status参数指定为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
",getpid());
            //wait是一个阻塞函数,等待回收子进程资源,如果没有子进程,wait返回-1
            pid_c = wait(NULL);
            printf("wait for child %d
",pid_c);
            sleep(1);
        }
    }
    else if(pid == 0)
    {/* in child */
        printf("I am child %d
",getpid());
        sleep(10);
    }

    return 0;
}


运行结果：
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

孤儿进程

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

int main(void)
{
    pid_t pid;
    int n=10;
    pid = fork();
    if(pid > 0)
    {//创建完之后父进程就退出了
        printf("I am parent
");
        exit(0);
    }
    else if(pid == 0)
    {//此时父进程退出,子进程被init程序接管,该进程的父进程号变成1
        while(n--)
        {
            printf("I am %d, my parent is %d
",getpid(),getppid());
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        perror("fork");
        exit(-1);
    }
    return 0;
}


运行结果：
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
",getpid());
            sleep(1);
        }
        exit(3);//返回3,运行时可以看到
        //子进程睡眠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进程，第三个参数0，表示阻塞方式
        if (WIFEXITED(stat_val))//正常退出
            printf("Child exited with code %d
", WEXITSTATUS(stat_val));
        else if (WIFSIGNALED(stat_val))//查看被什么信号关闭
    printf("Child terminated abnormally, signal %d
", WTERMSIG(stat_val));
    }
    return 0;
}