APUE学习笔记_进程_进程退出_wait/waitpid

Outline 

- 1.僵尸进程

- 2.wait/waitpid

- 3.如何避免僵尸进程

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1. 僵尸进程

在认识进程一文中，讲到过进程共有5种正常的退出方式以及3种异常的终止方式。现在考虑两种情况：

a）子进程在父进程之前结束

若子进程在父进程之前结束，那么操作系统将会为该子进程保存一定的信息，以便父进程在需要的时候进行查询（wait/waitid函数）。处于此种状态的子进程称为“僵尸进程”，即作为进程主体的堆、栈等地址空间已经被释放，仅仅在系统中留有一些信息。

b）父进程在子进程之前结束

若父进程在子进程之前结束，则子进程就变成了可怜的“孤儿进程”，这时候unix系统的“超级奶爸”进程init

，即pid为1的进程便会来收养他们，成为他们的父进程。具体过程为：当任一进程结束时，内核便逐个检查所有活动进程，以判断是否是正要终止进程的子进程，如果是，则将该进程的父进程id更改为1，而1进程只有在系统退出时才会结束，所以他是一个非常可靠的老爸。

2. wait/waitpid

函数原型：

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc)
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options)

说明：

statloc包含了子进程的终止状态，可以使用宏来检测：

WIFEXITED(statloc)
WIFSIGNALED(statloc)
WIFSTOPPED(statloc)
WIFCONTINUED(statloc)

四个宏分别在子进程终止状态满足宏字面意思时，返回true

wait/waitpid函数的返回值会获取到终止信息的子进程的pid。

区别：

wait为阻塞调用，若没有子进程结束，则一直阻塞；否则返回第一个结束的子进程的状态信息。

waitpid可以在options参数中指定非阻塞模式WNOHANG，同时第一个参数pid可以指定获取特定子进程的退出信息。

-1 此时与wait等效
>0 等待pid子进程
==0 相同组id任一子进程
<-1 组id为pid绝对值的任一子进程

3. 如何避免僵尸进程

僵尸进程存在的缺点主要是浪费系统资源，同时其进程id一直处于占用状态，不可以分配给新的进程，所以需要尽量避免。如果我们需要在当前进程中创建一个子进程，但是无法预知它什么时候会结束，又想确保它在任意情况下都不会变成僵尸进程，一种常用的方法是两次fork：

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

int main()
{
  pid_t pid;

  pid = fork();
  if(pid < 0 ) {
    printf("fork failed.\n");
  } else if (pid == 0) {
    printf("1st-child process: pid is %d, ppid is %d\n", getpid(), getppid());
    pid = fork();
    if(pid < 0)
      printf("fork failed.\n");
    else if(pid > 0) {
      printf("2nd-parent process: pid is %d\n", getpid());
      exit(0);
    } else if(pid == 0) {
      sleep(2);
      printf("2nd-child process: pid is %d, ppid is %d\n", getpid(), getppid());
      exit(0);
    }
  } else if (pid > 0) {
    sleep(5);
    printf("1st-parent process: pid id %d\n", getpid());
  }

  return 0;
}

运行结果：

1st-child process: pid is 4080, ppid is 4079
2nd-parent process: pid is 4080
2nd-child process: pid is 4081, ppid is 1
1st-parent process: pid id 4079

注意，fork并不确保子进程与父进程的执行顺序，sleep仅仅可以确保在大部分情况下程序中进程在父进程之前执行。