Linux学习之系统编程3（进程及wait函数）

写在前面：

我的Linux的学习之路非常坎坷。第一次学习Linux是在大一下的开学没多久，结果因为不会安装VMware就无疾而终了，可以说是没开始就失败了。第二次学习Linux是在大一下快放暑假（那个时候刚刚过完考试周），我没什么事做就又重拾Linux，不服输的我选择再战Linux，这一次学习还算顺利，虽然中间有些小插曲但是不影响整体学习进度， 我看着B站上的视频一点点学习Linux，基本上把Linux的基础指令学完了。学完之后我又遇到问题了，视频基本上到这就结束了，而我却不知道下一步该学什么，于是就没怎么碰Linux，结果没过多长时间我就把学的Linux指令忘的一干二净。现在是我第三次学习Linux，我决定重新开始学Linux，同时为了让自己学习的效果更好，我选择以写blog的形式逼迫自己每天把学习到的Linux知识整理下来。这也就是我写这个系列blog的原因。

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wait&waitpid函数

我们先来看wait函数

传入参数：

一个int类型的指针，各位童鞋看名字应该就可以猜出来是表示状态信息的。没错，wstate就是表示回收的子进程 信息，我们可以调用一些宏函数去判断子进程的信息（详细的后面我在说）。当然，你也可以传NULL，也不会报错。

返回值：

• 成功，回收进程的pid
• 失败，-1，设置errno

函数的作用

1. 阻塞等待子进程退出
2. 清理子进程残留在内核的 pcb 资源
3. 通过传出参数，得到子进程结束状态

利用宏函数获取子进程信息

• WIFEXITED(status)——>为真，子进程正常终止。再次调用WSTATUS(status)——>得到子进程退出值
• WIFSIGNALED(status)——>为真，子进程被信号终止。调用WTERMSIG(status)——>得到子进程异常终止的的信号编号。

一个进程终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的 PCB 还保留着，内
核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程
终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用wait或者waitpid获取这些信息，然后彻底清除掉
这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在 shell 中用特殊变量$？查看，因为 shell 是它的父
进程，当它终止时，shell 调用 wait 或者waitpid得到它的退出状态，同时彻底清除掉这个进程。

举个栗子

源代码：

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

int main()
{
        pid_t pid,wpid;
        int state;
        pid=fork();
        if(pid==0)
        {
                printf("I'm child,my pid is %d\n",getpid());
                sleep(3);
                printf("child go to die\n");
        }
        else if(pid>0)
        {
                wpid=wait(&state);
                if(wpid>0)
                        printf("i am parent,wait child id is %d,wait  successfully\n",wpid);
                else
                        perror("wait error");
        }
        return 0;
}

效果：

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接着看waitpid函数

传入参数

• pid，有四种可能的值：
  • <-1:等待回收任何组id（gid)等于该值的绝对值的子进程。（manpage原文：meaning wait for any child process whose process group ID is equal to the absolute value of pid.)
  • -1:等待回收任意一个子进程。（manage原文：meaning wait for any child process.)
  • 0:等待回收任意一个组id和该进程组id一致的子进程。（manpage原文：meaning wait for any child process whose process group ID is equal to that of the calling process at the time of the call to waitpid())
  • <0:等待回收指定pid的子进程（这一种是用的最多的）。(manpage原文：meaning wait for the child whose process ID is equal to the value of pid.)
• status：（传出） 回收进程的状态。
• options：一般默认是阻塞，即一直等待直到回收一个子进程为止。也可以指定为WNOHANG 指定回收方式为，非阻塞。

返回值：

• >0: 表成功回收的子进程 pid
• 0 : 函数调用时， 参 3 指定了 WNOHANG， 并且，没有子进程结束。
• -1: 失败。errno

举个栗子

我们演示一个小demo,之前我们循环创建过5个子进程，我们这次就来回收指定子进程（下面以回收第三个子进程为例）。

错误演示

源代码：

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

int main()
{
	pid_t pid,wpid;
	int i;
	for(i=0;i<5;i++)
	{
		if(fork()==0)
		{
			if(2==i)
				pid=getpid();
			break;
		}
	}
	if(5==i)
	{
		sleep(5);
		printf("--------in parent , before waitpid, pid= %d\n", pid);
		wpid(pid,NULL,0);
		printf("I'm parent, wait a child finish : %d \n", wpid);
	}
	else
	{
		sleep(i);
		printf("I'm %dth child, pid= %d\n", i+1, getpid());
	}
	return 0;
}				

效果：

错误分析：
上面的代码看似非常对，我们用pid来获取第三个子进程的id，然后让父进程使用waitpid来回收。但是，再仔细看，我们是在子进程把第三个子进程的id赋值给变量pid,但是由于父子进程间遵循的是"读时共享，写时复制"，所以对于父进程中变量pid还是没有变，还是0.

正确演示

源代码：

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

int main()
{
        pid_t pid,wpid,tpid;
        int i;
        for(i=0;i<5;i++)
        {
                pid=fork();
                if(0==pid)
                        break;
                if(2==i)
                        tpid=pid;
        }

        if(5==i)
        {
                sleep(5);
                wpid=waitpid(tpid,NULL,0);
                printf("tpid=%d\n",tpid);
                if(wpid==-1)
                {
                        perror("waitpid error");
                        exit(1);
                }
                printf("i am parent,wait child id is %d\n",wpid);
        }
        else
        {
                sleep(i);
                printf("I am %dth child,my pid is %d\n",i+1,getpid());
        }
        return 0;
}

效果：

waitpid回收多个子进程

首先我们要无论是wait还是waitpid每一次调用都只能回收一个子进程
源代码：

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

int main()
{
        int i;
        pid_t pid,wpid;
        for(i=0;i<5;i++)
        {
                pid=fork();
                if(!pid)
                        break;
        }

        if(5==i)
        {
                while((wpid=wait(NULL))!=-1)
                {
                        printf("wait child pid is %d\n",wpid);
                }
        }
        else
        {
                sleep(i);
                printf("i am %dth child,my pid is %d\n",i+1,getpid());
        }
        return 0;
}

效果：

利用宏函数判断子进程返回状态

源代码：

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

int main()
{
        pid_t pid,wpid;
        int state;
        pid=fork();
        if(pid==0)
        {
                printf("i am child,my pid is %d\n",getpid());
                sleep(15);
                printf("i am going to die\n");
        }
        else
        {
                wpid=wait(&state);
                if(WIFEXITED(state))
                        printf("i am parent,my child was terminal normally, child's pid is %d\n",wpid);
                else if(WIFSIGNALED(state))
                        printf("my child was terminaled with signal %d,child's pid is %d\n",WTERMSIG(state),wpid);
        }
        return 0;
}

效果：
自然终止

被信号终止

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写在最后

个人亲身经验：我们学习的一系列Linux命令，一定要自己亲手去敲。不要只是看别人敲代码，不要只是停留在眼睛看，脑袋以为自己懂了，等你实际上手去敲会发现许许多多的这样那样的问题。正可谓“键盘敲烂，月薪过万”

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如果你觉得我写的题解还不错的，请各位王子公主移步到我的其他题解看看

1. 数据结构与算法部分（还在更新中）：

• C++ STL总结 - 基于算法竞赛（强力推荐）
• 动态规划——01背包问题
• 动态规划——完全背包问题
• 动态规划——多重背包问题
• 动态规划——分组背包问题
• 动态规划——最长上升子序列（LIS)
• 二叉树的中序遍历（三种方法）
• 最长回文子串
• 最短路算法——Dijkstra（C++实现）
• 最短路算法———Bellman_Ford算法（C++实现）
• 最短路算法———SPFA算法（C++实现）
• 最小生成树算法———prim算法（C++实现）
• 最小生成树算法———Kruskal算法（C++实现）
• 染色法判断二分图（C++实现）

2. Linux部分（还在更新中）：

• Linux学习之初识Linux
• Linux学习之命令行基础操作
• Linux学习之基础命令（适合小白）
• Linux学习之权限管理和用户管理
• Linux学习之制作静态库和动态库
• Linux学习之makefile
• Linux学习之系统编程1（关于读写系统函数）

?🎉总结

“种一颗树最好的是十年前,其次就是现在”
所以,
“让我们一起努力吧,去奔赴更高更远的山海”

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