fork()、僵死进程和孤儿进程

　　孤儿进程：一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

　　僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "unistd.h"
#include "assert.h"
#include <stdlib.h>

        int glob = 6;
        char buf[] = "a write to stdout
";

main(int argc, char* argv[]){
        int var;
        pid_t pid;　　　　//其实进程ID就是一个非负的整形，而线程ID是用结构体pthread_t来表示的，所以比较线程ID要用函数int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);来比较(头文件 #include <pthread.h>)，详见另一篇关于线程的linux文章
        var = 88;
        if(write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1)
                assert("write error");
        printf("before fork
");

        if((pid = fork()) < 0 ){
                assert("fork error");
        }else if(pid == 0){
                glob++;
                var++;
                printf("im child
");
        }else{
                sleep(10);
                printf("im father
");
        }
        printf("pid = %d, glob = %d, var = %d
", getpid(), glob, var);
        exit(0);



}

linux上编译上面一段代码后，马上查看进程 ps aux | grep test

会看到进程产生了一个僵死进程

僵死进程产生的原因：

父进程用fork产生了一个子进程，子进程执行完了后，但是其父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息，释放它仍然占用的资源），这样的子进程为僵死进程，进程状态为Z

上述例子解释：

主进程运行然后fork一个子进程，然后子进程正常执行完程序，但是父进程在sleep，未去获取对子进程善后处理，所以此时子进程僵死。

主进程sleep完后，释放资源，同时释放其子进程。

如果父进程异常退出，子进程就会被init进程（pid为1的一个进程）接管，然后init进程会不断去轮询他的子进程是否有僵死进程，有就杀掉。但是如果它的僵死进程越来越多，发现过程就很慢，所以要避免产生僵死进程。

查看子进程状态的函数是：wait   和   waitpid

 这两个函数的区别是：

父进程fork一个子进程后，父进程不死，调用wait ， 父进程就会阻塞，一直到有一个他的子进程退出（产生僵死进程），然后捕获他子进程的信息，并为子进程善后（完全的kill掉子进程），如果是调用waitpid ， 则父进程不会阻塞，就是check一下当前有没得自己的子进程（存在僵死进程不），如果有就善后，没得就继续父进程逻辑。

解决僵死进程的方法：

 方法1：采用进程退出的时候会给父进程发送信号。

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include "unistd.h"
#include "assert.h"
#include <stdlib.h>
#include "sys/wait.h"

int glob = 6;
char buf[] = "a write to stdout
";

void forkTest(){

    int var;
    pid_t pid;
    var = 88;
    if(write(STDOUT_FILENO, buf, sizeof(buf)-1) != sizeof(buf)-1)
            assert("write error");
    printf("before fork
");

    if((pid = fork()) < 0 ){
            assert("fork error");
    }else if(pid == 0){
            printf("im child pid=%d , parent id=%d , begin to sleep 5 sec
", getpid(), getppid());
            sleep(5);
            printf("im child pid=%d , parent id=%d , end sleep
 ", getpid(), getppid());
            exit(0);
    }else{
            //sleep(15);
            printf("im father pid=%d
", getpid());
    }
    printf("pid = %d, glob = %d, var = %d
", getpid(), glob, var);

}

void func_wait(int sin){
    if(sin == SIGCHLD){
        pid_t pid;
        int stat;
        if((pid = wait(&stat)) > 0){
            printf("child %d killed, state is:%d
", pid, stat);
        }
    }
    return;
}
void func_waitpid(int sin){
    if(sin == SIGCHLD){
        pid_t pid;
        int stat;
        if((pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0){ //第一个参数为-1，表示监听主进程的所有子进程
            printf("child %d killed, state is:%d
", pid, stat);
        }
    }
    return;
}

int main(int argc, char* argv[]){
    signal(SIGCHLD, &func_waitpid); //在主进程里面注册signal函数 ， 子进程退出后会发送信号给父进程，这里捕获并传入信号给注册函数
    printf("im from main before fork
");
    forkTest();
    for(;;){}
    printf("im from main end fork
");
}

方法2：（apue上8.6章有介绍）fork两次，用孙子进程来处理事务，子进程创建出孙子进程后就退出，此时孙子进程会成为孤儿进程，父进程为init进程，孙子进程退出后会被init自动善后回收，子进程退出后会被父进程的waitpid回收掉，但有个疑问就是如果父进程先执行waitpid，子进程再创建孙进程并退出成僵死进程，那么父进程就捕获不到了。可以在父进程里面sleep(1)一下，让子进程先执行创建孙进程并退出，父进程再去用waitpid回收（毕竟waitpid不会阻塞）。

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

int main()
{
    pid_t  pid;
    //创建第一个子进程
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork error:");
        exit(1);
    }
    //第一个子进程
    else if (pid == 0)
    {
        //子进程创建孙子进程
        printf("I am the first child process.pid:%d	ppid:%d
",getpid(),getppid());
        pid = fork();
        if (pid < 0)
        {
            perror("fork error:");
            exit(1);
        }
        //第一个子进程退出，因为下面的else if只会是子进程和孙子进程执行，而子进程此时的pid由于fork返回的是>0的（即孙进程的pid），而孙进程此时的pid是0，所以else if里面的东西只有子进程执行，里面有句exit(0)使子进程为僵死进程，所以从sleep(3)开始只有孙进程会执行
        else if (pid >0)
        {
            printf("first procee is exited.
");
            exit(0);
        }
        //孙子进程
        //睡眠3s保证第一个子进程退出(如果此时父进程还没waitpid到子进程，那子进程就还是僵死)，这样孙进程exit(0)后就会变为孤儿进程。由init进程回收。
        sleep(3);
        printf("I am the second child process.pid: %d	ppid:%d
",getpid(),getppid());
        exit(0);
    }
    //父进程处理第一个子进程退出，下面的代码只会是父进程执行，并且传入的pid是子进程的pid，
    if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid)
    {
        perror("waitepid error:");
        exit(1);
    }
    exit(0);
    return 0;
}

方法3：

如果僵死进程存在，然后父进程死掉，僵死进程就会变成孤儿进程，由init进程回收。

其他：

有一种方法可以让子进程或者父进程先执行。

设计的函数有：

TELL_WAIT();

WAIT_PARENT();

TELL_CHILD(pid);

TELL_PARENT(getppid());

WAIT_CHILD();

实现原理也是通过信号

//这段代码会让父进程先执行，子进程后执行
if((pid = fork()) < 0){
  printf("fork error");       
}else if(pid == 0){
  WAIT_PARENT();
  //do sth about child ....       
}else{
  //do sth about parent....
  TELL_CHILD(pid);
}

//这段代码会让子进程先执行，父进程后执行
if((pid = fork()) < 0){
  printf("fork error");       
}else if(pid == 0){
  //do sth about child ....     
  TELL_PARENT(getppid());  
}else{
  WAIT_CHILID();
  //do sth about parent....
}

参考僵死进程和孤儿进程的区别：http://www.cnblogs.com/anker/p/3271773.html