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进程等待
进程等待是什么？
任何一个子进程，在退出的情况下，一般必须要被父进程等待。在退出的时候，如果父进程不管不顾，退出进程，那么子进程就会变成僵尸状态（Z状态），kill-9都无法杀死，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。以至于造成内存泄漏。
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息。（因为父进程需要知道自己派给子进程运行结果对还是不对，或者是否正常退出。）
为什么？
1.父进程通过等待，解决子进程退出的僵尸问题，回收系统资源（一定要考虑的）
2.获取子进程的退出信息，要知道子进程是因为什么原因退出的(可选的功能)
怎么办?
wait方法
当子进程等待成功时，会返回等待成功的子进程的pid，失败则返回-1.传入的参数status为输出型参数，如果需要返回子进程的退出状态，则需要传入；若不关心，则可以填写NULL
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
pid_t id=fork();
if(id==0){
int cnt=5;
while(cnt){
printf("[%d]->I am child process ! pid=%d,ppid=%d\n",cnt,getpid(),getppid());
cnt--;
sleep(1);
}
exit(0);
}
int status=0;
pid_t ret=wait(&status);
if(ret>0){
printf("wait %d success! status=%d\n",ret,status);
}
return 0;
}
从上面代码可以看出，子进程在执行时，父进程不会执行wait之后的语句，而是阻塞在pid_t ret=wait(&status);处等待子进程退出。wait是阻塞等待的。
获取子进程status
☆wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。
☆如果传递NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。
☆否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。
☆status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：
①正常终止时，第8到第15位保存进程的退出状态 ②异常终止时，第8到第15位保存进程的退出状态（但异常终止的退出状态不一定能正确标识进程的退出状态，这里的退出状态是无效的，直接忽略），第7位为coredump标志位，这里先忽略这一位，将于后面的文章中介绍，第0到7位存储的是当前进程收到的信号。
status参数中可能包含的信息：
退出码：如果子进程是正常退出，status将包含子进程的退出码。
信号编号：如果子进程是因信号而终止，status将包含导致子进程终止的信号编号。
暂停状态：如果子进程被暂停（例如，由信号SIGSTOP、SIGTSTP或SIGTTIN暂停），status将包含导致子进程暂停的信号编号。
退出状态：如果子进程是正常退出，status的低8位（WIFEXITED(status)）将设置为1，并且WEXITSTATUS(status)将包含退出码。
信号状态：如果子进程是因信号而终止，status的低8位（WIFSIGNALED(status)）将设置为1，并且WTERMSIG(status)将包含信号编号。
暂停状态：如果子进程被暂停，status的低8位（WIFSTOPPED(status)）将设置为1，并且WSTOPSIG(status)将包含信号编号。
多进程的等待问题
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{
int cnt = 5;
while (cnt)
{
printf("[%d]->I am child process ! pid=%d,ppid=%d\n", cnt, getpid(), getppid());
cnt--;
sleep(1);
}
exit(0);
}
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
int status = 0;
pid_t ret = wait(&status);
if (ret > 0)
{
printf("wait %d success! exitcode=%d sig=%d\n", ret, ((status >> 8) & 0xFF), (status & 0x7F));
}
}
return 0;
}
waitpid方法
waitpid与wait方法相同，如果子进程等待成功则返回该子进程的pid，如果返回失败则返回1；并且一样可以传入status获取子进程的退出信息。
waitpid()函数比wait()函数多两个参数：pid和options。这两个参数允许用户更加精确地控制进程的等待行为
返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
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；
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；
参数：
pid：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
status:
WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
options:
WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。
如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，并且释放资源，获得子进程退出信息。
如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且正常运行，则进程可能阻塞。
如果不存在该子进程，则立即出错返回。
什么是阻塞等待？什么是非阻塞等待？
【例子】阻塞等待
张三在大学是个学渣，上课时间天天出去玩，以致于明天就要期末考试了，于是找到学霸李四，要求李四帮忙辅导一下。于是张三打电话告诉李四“李四，你帮我辅导一下明天操作系统期末考试呗，顺便请你吃个饭，就当报答你了”，李四一听，说“可以，但是你要先等我一小时，我先把计算机组成原理看完”，于是张三就来到李四家楼下，等待着李四。张三什么事也不做，就在干巴巴的等着，每过一分钟就给李四打电话，问李四好了没，直到李四说好了，下楼了，他才停止。
这种循环等待，其他事也不做，干巴巴的等着就叫做阻塞等待，上面的wait和waitpid代码都是阻塞等待，父进程在wait/waitpid函数上阻塞等待子进程，而不做其他事，等子进程结束才执行下面的if判断语句。
阻塞等待可以及时回收子进程，但父进程花费大量时间阻塞等待子进程，只要CPU时间片轮到子进程，父进程就一直循环等待子进程，效率不高。
【例子】非阻塞等待
过了一阵时间，然后张三又要求助李四了，但是这次他和李四决定先让张三等一个小时再告他。这个期间张三打打游戏，看看书。等他每打完一局游戏问李四好了没。像这种在等待时还能做别的事情的就叫非阻塞等待
像这种等待还会顺带做一些别的事情（父进程等待子进程才是主要任务）。
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
void PrintLog(){
printf("begin PrintLog...\n");
}
void Download(){
printf("begin Download...\n");
}
void MysqlDataSync(){
printf("begin MysqlDataSync...\n");
}
typedef void(*func_t)();
#define N 3
func_t tasks[N]={NULL};
void LoadTask(){
tasks[0]=PrintLog;
tasks[1]=Download;
tasks[2]=MysqlDataSync;
}
void HandlerTask(){
for(int i=0;i<N;i++){
tasks[i]();
}
}
//father
void DoOtherThing(){
HandlerTask();
}
void ChildRun(){
//int *p=NULL;
int cnt=5;
while(cnt){
printf("I am child process, pid :%d,ppid :%d,cnt: %d\n",getpid(),getppid(),cnt);
sleep(1);
cnt--;
// *p=100;
}
}
int main(){
printf("I am father,pid :%d ,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
pid_t id=fork();
if(id==0){
//child
ChildRun();
printf("child quit ...\n");
exit(123);
}
LoadTask();
//father
while(1){
int status=0;
pid_t rid=waitpid(id,&status,WNOHANG);
if(rid==0){
sleep(1);
printf("child is running,father check next time!\n");
DoOtherThing();
}
else if(rid>0){
if(WIFEXITED(status)){
printf("child quit sucess,child exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));
}
else{
printf("child quit unnormal!\n");
}
break;
}
else{
printf("waitpid failed!\n");
break;
}
}
return 0;
}
wait/waitpid获取子进程信息原理
当子进程处于僵尸状态时，系统至少要保留子进程的PCB，PCB中保存着子进程的退出码、收到的信号等退出信息。
当父进程在CPU上执行waitpid时，则进入内核态。处于内核态的执行语句有操作系统的权限，因此它可以读取子进程的退出信息，并将该退出信息填写入status。
