Linux编程|Linux编程入门(16)-进程(四)等待子进程运维|服务器|linux

上一篇介绍了进程的创建和退出，以及相关的系统函数。
Linux编程入门(15)-进程(三)编程
这篇主要讲讲，子进程退出后，父进程如何获取其退出状态。
有的应用程序，需要父进程知道子进程何时终止或退出，以及其返回给父进程的状态值信息。
那么，父进程在创建完成子进程后，有没有办法获知子进程的退出状态？答案是肯定的。
Linux 提供了系统函数 wait()，用于检测子进程的终止情况。
系统函数 wait()
系统函数 wait() 主要做两件事：

暂停调用它的进程，直到有子进程退出。
获取子进程结束时传递给 exit() 的值。

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wait() 等待调用进程的任意一个子进程终止，其函数原型为：

#include #include pid_t wait(int *wstatus);

参数 wstatus 指向的整型变量用于接收子进程的终止状态。
函数执行成功，返回终止的子进程 ID。失败，则返回 -1。
wait() 详细的执行步骤为：

如果调用进程没有子进程，那么 wai() 会出错，返回 -1。
调用此函数的进程，如果有子进程终止，wait() 立即返回。否则，调用进程一直阻塞。
如果 wstatus 非空，则关于子进程终止的信息会通过 wstatus 指向的整型变量返回。
将终止进程的 PID 作为 wait() 返回值，并返回。

注意，如果调用者阻塞并且有多个子进程，那么任意一个子进程终止时，wait() 就立即返回。
因为 wait() 的返回值是终止进程的 PID，所以父进程能够知晓是哪一个进程终止了。若某个子进程用来完成某项任务，当任务处理完毕后退出，父进程可以通过 wait() 了解到该任务完成了，可以继续其他处理了。
关于进程的结束状态
一个进程的结束，有三种方式：

正常结束。成功调用 exit(0) 或者 return 0 。
进程出错退出。例如，由于内存耗尽而提前退出程序。程序遇到问题要退出时，可以调用 exit() 函数时传递一个非零值。
被一个信号 kill 掉。信号可能来自键盘、定时器、内核或者其他进程。

父进程如何知道子进程是以何种方式退出的呢？可以通过 wait() 返回的退出状态来进行判断。
在调用 wait() 函数时，给其传递一个整型变量的地址。Linux 内核会将子进程的退出状态存储在这个变量中：

子进程调用 exit() 退出，内核会把 exit 的参数值存放到整数变量中。
子进程被 kill 掉，内核将信号序号存放在这个变量中。

结束状态值的构成
进程退出返回的整型状态值，实际上仅用了最低的 16 位，由 3 部分构成：

8 位记录退出的值（正常退出）。
1 位指明是否发生错误并产生了 core 文件（core dump）
7 位记录信号编号（被信号 kill 掉，异常返回）

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终止状态可以用中的宏来检测。其中，有 4 个宏可用来取得进程终止的原因：

WIFEXITED(status) ，进程正常结束，则为真。
WIFSIGNALED(status)，子进程被信号终止，则为真。
WIFSTOPPED (status) ，子进程因信号而停止，则为真。
WIFCONTINUED (status) ，进程收到 SIGCONT 而恢复执行，则为真。

编程示例
编程示例-1
编程实验，实际验证一下，子进程调用 exit() 是如何触发 wait() 返回的处理流程：

#include #include #include #include #include #include #include /* 子进程执行函数 */ void child_code(int delay) { printf("child %d here. will sleep %d seconds\n", getpid(), delay); sleep(delay); printf("child done. exit\n"); exit(17); } /* 父进程执行函数 */ void parent_code(int childpid) { int wait_ret; wait_ret = wait(NULL); printf("done waiting for %d. Wait returned: %d\n", childpid, wait_ret); }int main() { int newpid; printf("before: mypid is %d\n", getpid()); /* 创建新进程，并判断返回值 */ if((newpid = fork()) == -1) { perror("fork"); } else if(newpid == 0) { /* 子进程执行感函数 */ child_code(2); } else { /* 父进程执行感函数 */ parent_code(newpid); } }

在父进程中，控制流始于程序的开始，在 wait() 的地方阻塞。
在子进程中，控制流始于 main 函数的中部（fork 之后），然后运行 child_code() 函数，最后调用 exit() 结束。
编译，运行结果如下：

$ gcc waitdemo.c -o waitdemo $ ./waitdemobefore: mypid is 2844 child 2845 here. will sleep 2 seconds child done. exit done waiting for 2845. Wait returned: 2845

由程序的执行结果来看，这段程序验证了 wait() 的函数的两个特征：

wait() 函数会阻塞调用它的程序，直到子进程结束。
wait() 函数会返回结束进程的 PID。

编程示例-2
通过编程来显示子进程的退出状态，代码 waitdemo2.c 如下：

#include #include #include #include #include #include #include /* 子进程执行函数 */ void child_code(int delay) { printf("child %d here. will sleep %d seconds\n", getpid(), delay); /* 子进程执行函数 */ sleep(delay); printf("child done. exit\n"); /* 子进程退出 */ exit(17); }void parent_code(int childpid) { int wait_ret; int child_status; int high_8, low_7, bit_7; wait_ret = wait(&child_status); printf("done waiting for %d. Wait returned: %d\n", childpid, wait_ret); /* 解析子进程退出状态信息 */ high_8 = child_status >> 8; low_7 = child_status & 0x7F; bit_7 = child_status & 0x80; printf("status: exit = %d, sig = %d, core %d\n", high_8, low_7, bit_7); }int main() { int newpid; printf("before: mypid is %d\n", getpid()); if((newpid = fork()) == -1) { perror("fork"); } else if(newpid == 0) { child_code(5); } else { parent_code(newpid); } }

【Linux编程|Linux编程入门(16)-进程(四)等待子进程】编译、运行。先看看正常运行情况，退出状态从子进程中获取（exit() 的参数）：

$ gcc waitdemo2.c -o waitdemo2 $ ./waitdemo2before: mypid is 5506 child 5507 here. will sleep 5 seconds child done. exit done waiting for 5507. Wait returned: 5507 status: exit = 17, sig = 0, core 0

然后再看看异常结束情况。后台运行 waitdemo2，使用 kill 指令给子进程发送 SIGTERM 信号，内核将该信号编号填充到状态字中：

$ ./waitdemo2 &/* 后台运行程序 */ before: mypid is 5592 child 5593 here. will sleep 5 secondskill 5593/* 给子进程发送信号 */done waiting for 5593. Wait returned: 5593 status: exit = 0, sig = 15, core 0/* 显示状态信息 */

扩展
假如一个进程有多个子进程，只要有一个子进程退出，wait() 就返回。那么要等待一个指定的进程终止（需要直到该进程的 PID），该如何处理？
一种方式是，根据 wait() 返回的进程 ID 与期望的进程 ID 比较。如果终止进程不是所期望的，则再次调用 wait() 函数。
还有一种方式，使用专门的系统函数。Linux 系统提供了一个系统调用，可以用来等待特定的子进程。
该系统函数为 waitpid(), 其原型为：