linux中waitpid系统调用

对于进程的一生可以用一些形象的比喻作一个小小的总结：
随着一句fork，一个新进程呱呱落地，但它这时只是老进程的一个克隆。
然后随着exec，新进程脱胎换骨，离家独立，开始了为人民服务的职业生涯。
人有生老病死，进程也一样，它可以是自然死亡，即运行到main函数的最后一个”}”，从容地离我们而去；也可以是自杀，自杀有2种方式，一种是调用 exit函数，一种是在main函数内使用return，无论哪一种方式，它都可以留下遗书，放在返回值里保留下来；它还甚至能可被谋杀，被其它进程通过 另外一些方式结束他的生命。
进程死掉以后，会留下一具僵尸，wait和waitpid充当了殓尸工，把僵尸推去火化，使其最终归于无形。

在 一文中介绍了其中的一个殓尸工wait， 下面介绍另一个waitpid，这个貌似复杂些。

waitpid函数原型：

#include <sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义 */
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);

从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。下面我们就来详细介绍一下这两个参数：

pid

从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。

1. pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
2. pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
3. pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
4. pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options

options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用”|”运算符把它们连接起来使用，比如：

ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);

如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：

ret=waitpid(-1,NULL,0);

如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。

而WUNTRACED参数，用于跟踪调试，极少用到，就不说了。

查看linux源代码 unistd.h 我们会发现，其实 wait 就是经过包装的 waitpid:

static inline pid_t wait(int * wait_stat)
{
    return waitpid(-1,wait_stat,0);
}

waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有3种情况：

1. 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
2. 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；
3. 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；

当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；

下面看一个简单的例子：

下载:

1. /* waitpid.c */
2. #include <sys/types.h>
3. #include <sys/wait.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <stdio.h>
6.  
7. int main()
8. {
9.     pid_t pc, pr;
10.  
11.     pc = fork();
12.     if ( pc < 0 ) /* fork错误*/
13.     {
14.         printf("fork error\n");
15.         exit(1);
16.     }
17.     else if ( pc == 0 ) /*在子进程中*/
18.     {
19.         sleep(10);
20.         exit(0);
21.     }
22.     else
23.     {
24.         do {/* 使用了WNOHANG参数，waitpid不会在这里等待 */
25.             pr = waitpid(pc, NULL, WNOHANG);
26.             if ( pr == 0 )
27.             {
28.                 printf("No child exit\n");
29.                 sleep(1);
30.             }
31.            }while (pr == 0 );
32.         if ( pr == pc )
33.             printf("successfully get child %d\n", pr);
34.         else
35.             printf("wait child error\n");
36.     }
37.     return 0;
38. }

编译并运行：

$ gcc -o waitpid waitpid.c
$ ./waitpid
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
No child exit
successfully get child 4607

父进程经过10次失败的尝试之后，终于收集到了退出的子进程。父进程和子进程分别睡眠了10秒钟和1秒钟，代表它们分别作了10秒钟和1秒钟的工作。父子进程都有工作要做，父进程利用工作的简短间歇察看子进程的是否退出，如退出就收集它。