Linux：进程退出与进程等待wait，waitpid

发布时间：2023年12月31日

1.进程退出

1.1 进程退出介绍

进程退出场景

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止

进程常见退出方法：

1. 正常终止（可以通过 echo $? 查看进程退出码）：

从main return
调用exit
_exit

?：保存的是最近一个子进程执行完毕时的退出码

2. 异常退出：

ctrl + c
信号终止(后面讲解)

为什么要有退出码？

在多进程环境中，父进程创建子进程的目的是什么？是帮助父进程办事，子进程把事情办得怎么样？父进程是需要知道的。

main函数的返回码是可以被父进程获取的，用来判断子进程main的运行结果，main函数返回0，代表成功，非0，表示失败。这个进程是因为什么原因失败的，我们可以返回不同的数字，用不同数字代表不同的原因。

1.2 _exit，exit 与 return

1. _exit函数?是系统调用：终止调用的进程

说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被父进程所用。所以_exit(-1)时，在终端执行$?发现返回值是255。

exit是系统调用。终止进程时候，不会刷新缓冲区，缓冲区的内容会被丢弃掉。

2. exit函数是库函数：让一个正常的程序终止

exit内部最后也会调用_exit，但在调用_exit之前，还做了其他工作：?

关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入。即刷新缓冲区，printf会立即打印。
调用 _exit

3. return退出：是库函数

return是一种更常见的退出进程方法。main函数执行return n等同于执行exit(n)，会将main的返回值当做 exit 的参数。
main函数中return表示进程退出，其他函数中return表示的是函数调用结束。
return 与 exit 都是库函数，会刷新缓冲区。

1.3 C语言的错误码：errno

根据不同的结果现象，返回不同的退出码。

错误码vs退出码

错误码通常是衡量一个库函数或者是一个系统调用的调用情况。
退出码通常是一个进程退出的时候，他的退出结果。

当失败的时候，用来衡量函数、进程出错是的出错详细原因。

1.4 异常问题

代码异常终止，为什么终止了呢？进程出异常，本质是进程收到了对应的信号，自己终止了。

我们可以手动使用kill 命令给这个进程发送11号信号：段错误，使进程异常终止。

所以，一个进程是否出异常，我们只要看有没有收到信号即可。

2.进程等待

2.1 什么是进程等待

通过 wait/waitpid 系统调用的方式，让父进程对子进程进行资源回收的等待过程

2.2 为什么要进行等待

之前文章讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成“僵尸进程”的问题，进而造成内存泄漏。
另外，进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。需要通过进程等待的方式获取子进程退出的信息，两个数字，退出码和终止信号来判断结果对还是不对，或者是否正常退出。但不是必须的，而系统需要提供这样的基础功能！
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

2.3 如何进行等待

2.3.1 wait() 方法

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

pid_t wait(int*status);

返回值：
成功：返回被等待进程pid。失败（没有子进程）：返回-1。
参数：
输出型参数，获取子进程退出状态，不关心则可以设置成为NULL

关于参数status??

wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数。
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）

core dump 标志我们这里不关心。?

三种退出方式的status:

代码运行完毕，结果正确。退出状态为0，终止信号为0。
代码运行完毕，结果不正确。退出状态不为0，终止信号为0。
代码异常终止。退出状态为0，这里退出状态已经没有意义。终止信号不为0。

这里退出状态和终止信号可以使用位运算获得，退出码也可以通过系统定义的宏来获得：

WIFEXITED(status): 若为非零(真)，表示进程正常结束。（查看进程是否是正常退出）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零(真)，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

代码示例：

?执行结果：

wait()函数的作用是等待任意一个子进程结束，父进程这里采用阻塞等待，会等子进程执行完变成僵尸状态，wait()回收后，父进程才会继续执行。

2.3.2 waitpid() 方法

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：

>0：当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
==0：如果参数options设置为WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0；
<0：如果调用中出错，不存在子进程，或pid输错，则返回-1，

参数：

pid：Pid = -1,等待任意一个子进程，与wait等效。Pid > 0，等待其进程ID与pid相等的子进程（即指定要回收的子进程）。
status:上面已经讲过。
options:0：表示让父进程采用阻塞等待，等子进程执行完父进程再执行。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，回收采用非阻塞轮询方式，使用这里选项的目的是如果子进程没有执行完，不用让父进程一直处于阻塞等待状态，父进程可以做自己的事情。

代码示例：

void Worker(int cnt)    
{
    printf("I am a child ,pid:%d , cnt :%d\n",getpid(),cnt);
}

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child;
        int cnt = 5;
        while(cnt)
        {
            Worker(cnt);    
            cnt--;    
            sleep(2);    
        }                                                                                                  
        exit(0);       
    }    
             
    //father        
    while(1)//非阻塞轮询                                                                                               
    {            
        int status = 0;    
        pid_t rid = waitpid(id, &status,WNOHANG);     
        if(rid>0)    
        {    
            //wait success,child quit now;    
            printf("child quit success,exit code:%d,exit signal:%d\n",(status>>8)&0xff,status&0x7f);    
            break;    
        }    
        else if(rid == 0) 
        {
            //wait success,but child not quit.
            printf("child is alive,wait agin,father do other thing....\n");
        }
        else
        {
            //wait failed,child unknow
            printf("wait failed\n");
            break;
        }
        sleep(1);                                                                                                       

    }
    return 0;
}

运行结果：

Linux：进程退出 与 进程等待wait，waitpid