waitpid 参数 pid 的解析

首先看一下APUE中的定义：

对于waitpid函数中pid参数的作用解释如下：
    pid == -1 等待任一子进程，就这方面而言，waitpid与wait等效
    pid > 0 等待其进程ID与pid相等的子进程
    pid ==0 等待其组ID等于调用进程组ID的任一子进程
    pid < -1 等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程

再来看一下waitpid出错的原因
1. 如果指定的进程或进程组不存在
2. 参数pid指定的进程不是调用进程的子进程则都将出错

首先需要明确的的是，waitpid方法只能获取到子进程的终止状态。不管pid为哪一类值，其首要条件就是必须为调用进程的子进程。以下几类都会返回-1：
1. pid > 0, pid 为其他进程的ID，不是调用waitpid函数的子进程
2. pid > 0, pid为调用进程的子进程的子进程（孙子进程）

waitpid孙子进程将发生报错，代码如下：

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

#define STR "Name = %s, pid = %d, ppid = %d, pgid = %d\n"

static void sig_usr(int signo)
{
}

int main()
{
        pid_t pid;
        int status;

        if((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork B error");
        }
        else if(pid == 0)
        {
                signal(SIGUSR1,sig_usr);
                sleep(1);
                printf(STR,"B",getpid(),getppid(),getpgrp());
                if((pid = fork()) < 0)
                {
                        perror("fork D error");
                }
                else if(pid ==0)
                {
                        signal(SIGUSR1,sig_usr);
                        sleep(2);
                        printf(STR,"D",getpid(),getppid(),getpgrp());
                        sleep(99999999);
                        return 68;
                }
                sleep(99999999);
                return 66;
        }
        printf(STR,"A",getpid(),getppid(),getpgrp());
        sleep(5);
        int id;
        printf("Input wait pid:");
        scanf("%d",&id);
        if(waitpid(id,&status,0) == -1)
        {
                perror("wait error");
        }
        else
        {
                if(WIFEXITED(status))
                {
                        printf("status = %d\n",WEXITSTATUS(status));
                }
        }
        return 65;
}

[huenyifei@localhost test]$ ./waitpid
Name = A, pid = 30802, ppid = 4992, pgid = 30802
Name = B, pid = 30803, ppid = 30802, pgid = 30802
Name = D, pid = 30805, ppid = 30803, pgid = 30802
Input wait pid:30803

在另一个窗口输入：kill -USR1 30803

[huenyifei@localhost test]$ ./waitpid
Name = A, pid = 30802, ppid = 4992, pgid = 30802
Name = B, pid = 30803, ppid = 30802, pgid = 30802
Name = D, pid = 30805, ppid = 30803, pgid = 30802
Input wait pid:30803
status = 66

结果正常，如果我们等待孙子进程，则报错，如下：
[huenyifei@localhost test]$ ./waitpid
Name = A, pid = 30870, ppid = 4992, pgid = 30870
Name = B, pid = 30871, ppid = 30870, pgid = 30870
Name = D, pid = 30872, ppid = 30871, pgid = 30870
Input wait pid:30872
wait error: No child processes

只有搞清楚了以上内容才能明白 pid 的4中类型所涵盖的范围。如果我们使用pid==0，但是调用进程的一个子进程的PGID却和调用进程不一样，这时waitpid不会返回。

例如我们使用以下代码创建一个后台进程

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

int main()
{
   sleep(9999999);
   return 0;
}

[huenyifei@localhost test]$ gcc sleep.c -o sleep
[huenyifei@localhost test]$ ./sleep &
[1] 31064

之后，我们创建进程A，A fork 进程B  B调用setpgid将自己加入 进程组 31064，A继续创建一个进程C。此时B为A的子进程，但是并不属于进程A的进程组，如果我们结束进程B，A并不会得到B的退出状态，代码如下：

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

#define STR "Name = %s, pid = %d, ppid = %d, pgid = %d\n"

static void sig_usr(int signo)
{
}

int main()
{
        pid_t pid;
        int status;

        if((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork B error");
        }
        else if(pid == 0)
        {
                signal(SIGUSR1,sig_usr);
                sleep(1);
                if(setpgid(getpid(),31064) == -1)
                        perror("setpgid error");
                printf(STR,"B",getpid(),getppid(),getpgrp());
                sleep(99999999);
                return 66;
        }
        if((pid = fork()) < 0)
        {
                perror("fork C error");
        }
        else if(pid == 0)
        {
                signal(SIGUSR1,sig_usr);
                sleep(2);
                printf(STR,"C",getpid(),getppid(),getpgrp());
                sleep(99999999);
                return 67;
        }
        printf(STR,"A",getpid(),getppid(),getpgrp());
        sleep(5);
        if(waitpid(0,&status,0) == -1)
        {
                perror("wait error");
        }
        else
        {
                if(WIFEXITED(status))
                {
                        printf("status = %d\n",WEXITSTATUS(status));
                }
        }
        return 65;
}

[huenyifei@localhost test]$ ./waitpid
Name = A, pid = 31227, ppid = 4992, pgid = 31227
Name = B, pid = 31228, ppid = 31227, pgid = 31064
Name = C, pid = 31229, ppid = 31227, pgid = 31227

在另一窗口执行：kill -USR1 31228

[huenyifei@localhost test]$ ps -ae|grep waitpid
31227 pts/1    00:00:00 waitpid
31228 pts/1    00:00:00 waitpid
31229 pts/1    00:00:00 waitpid

可以看到， 进程B已经变为僵尸进程，但是进程A仍然阻塞在waitpid中。

最后，需要指出的是关于pid < -1，此时传入的pid可以为任何进程组，只要保证该进程组中存在调用waitpid进程的子进程即可。