【Linux】进程控制（2）进程等待-平芜编程栈

hello~ 很高兴见到大家! 这次带来的是Linux系统中关于进程控制这部分的一些知识点,如果对你有所帮助的话,可否留下你宝贵的三连呢?
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文章目录

一、进程等待
- 1.1 进程等待的必要性
- 1.2 进程等待的方法
- - 1. wait方法
  - 2. waitpid方法
  - - 阻塞等待vs非阻塞等待
  - 3. 获取子进程status

接上次博客---->[进程控制（1）进程创建、终止]。

一、进程等待

1.1 进程等待的必要性

我们知道一个进程执行完了之后不会立即变成死亡状态，而是变成僵尸状态，如果这个进程的父进程对它不管不顾的话，那么它将一直存在于内存当中，占用系统内存也占用系统所分配的pid。
处于僵尸状态的进程是无法信号kill -9被杀死的，毕竟谁也无法杀死一个已经死掉的进程。
其次，父进程派给子进程执行的任务，任务完成的如何我们是需要知道的。比如子进程任务执行结果对不对，是不是正常终止，这部分退出信息是存储在它的task_struct里面。
既为了不让子进程一直处于僵尸状态（必须），也为了能够知道子进程任务完成的如何，我们需要让父进程对僵尸状态的子进程进行回收—回收子进程资源，获取子进程退出信息。

退出信息储存在子进程的task_struct里面，，，，

1.2 进程等待的方法

1. wait方法

使用wait需要包含头文件sys/wait.h。
返回值：如果等待成功返回所等待的子进程的id，等待失败则返回-1。
关于参数stat_loc，这是一个输出型参数，用来获得子进程的状态，不关心则可以设置成NULL，之后会讲到。

输出型参数：输出型参数的初始值并不重要，因为它是在调用函数后被函数赋值，成为一个函数执行结果的载体，可以通过这个参数获取结果，在这里就是子进程的退出状态。

#include<sys/wait.h>2#include<stdio.h>3#include<unistd.h>4#include<stdlib.h>56intmain()7{8pid_t id=fork();9if(id==0)10{11intcnt=5;12while(cnt--)13{14printf("我是一个子进程！pid:%d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());15}16exit(0);//子进程执行完退出17}18sleep(10);19pid_t sid=wait(NULL);20if(sid>0)21{22printf("我是一个父进程！pid:%d,我等待成功了，回收的是pid为%d> 的子进程\n",getpid(),sid);23}24return0;25}

执行程序之后，子进程执行代码会通过exit终止进程进入僵尸状态，为了不让父进程一下子给子进程回收掉，我让程序sleep了10s，10s过后父进程回收子进程，子进程死亡，父进程执行完代码被bash直接回收，进入死亡状态。
wait方法里：在子进程执行的过程中，父进程会一直处于阻塞状态，父进程会一直等待子进程的结束好对其进行回收，不会做其他的事情。如果想验证可以让子进程休眠5s，让子进程执行的时间久一点，可以观察到父子进程都处于S+状态。

wait是回收任意一个已退出处于僵尸状态的子进程，如果没有则为阻塞等待状态。

2. waitpid方法

同样需要包含头文件sys/wait.h进行使用，不过与wait不同的是，它多了两个参数，一个pid，一个options。
第一个参数pid是要传给它目标子进程pid，然后它就只会等这个目标子进程，如果想回收任意子进程，就传-1。
stat_loc也是输出型参数，用来获取子进程的退出信息。
options默认值为0，表示阻塞等待，即父进程等待子进程的这段时间什么事情都不干，就干等。如果传入WNOHANG（wait no hang不等待），表示非阻塞等待，也就是在等待子进程的时间里面父进程可以干其他的事情。
返回值：在阻塞状态下等待成功则返回所等待子进程的pid，等待失败则返回-1；在非阻塞状态下，如果子进程还没有执行完成则返回0，不继续等待，若正常结束，返回子进程pid。

第一个参数为-1，第三个参数为0时，与wait函数功能相同。

阻塞等待vs非阻塞等待
打个比方，我烧一壶水，烧这一壶水是需要时间的，阻塞等待就是我一直在这里等着这壶水烧开，这段时间里我什么也不干，就在它旁边守着直到听到它发出咕噜咕噜的声音知道它烧开为止；非阻塞等待就是我在烧这壶水的期间去干其他事情，干一会儿就回来看看水烧开没有，这样既可以等待水的烧开又可以干自己的事情。
要注意的是，等待的时间是取决于子进程的，无论是阻塞等待还是非阻塞等待要等的时间都是一样的。不存在非阻塞等待比阻塞等待效率高的说法，只能说是非阻塞等待干其他事情的效率提高了。

//非阻塞状态实验代码1#include<stdio.h>2#include<unistd.h>3#include<stdlib.h>4#include<sys/wait.h>56intmain()7{8pid_t id=fork();9if(id==0)10{11intcnt=5;12while(cnt--)13{14sleep(1);15printf("我是一个子进程，pid：%d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());16}17exit(0);18}19while(1)20{21pid_t sid=waitpid(id,NULL,WNOHANG);22if(sid==0)23{24printf("我是父进程，子进程还没执行完，我要干我自己的事情了\n");25//写父进程等待期间要执行的代码26}27elseif(sid>0)28{29printf("我是父进程，我回收成功了！pid:%d\n",getpid());30exit(0);31}32}33return0;34}

执行非阻塞等待，第三个参数传入WNOHANG，父进程要使用一个while循环，去不断的使用waitpid()函数进行等待，如果返回值为0则干父进程自己的事情，返回值不为0就回收完毕，父进程终止。差不多就是下面的样子。

3. 获取子进程status

wait函数和waitpid函数都有一个参数status，一个输出型参数，用来获得系统给的子进程的退出信息。
如果传递的是NULL，则默认不关心子进程的退出状态信息。如果传递的是一个整型变量，那么系统给的子进程的退出信息就会在调用wait/waitpid函数之后存储在这个整型变量里面。

系统给的退出信息不是一个简单的整数，应该把它当作位图来看待，一个整数4个字节是32bit位，但是退出信息只会存储在16个比特位里面，最高16位一般不会使用。
在这16个比特位里面，如果是正常终止，那么第8~15个比特位里面会存储子进程的退出状态（0~255），第7位则固定为0，第0~6位为未使用（全为0）；如果是被信号所杀，那么第8~15位是没有使用的（全为0），第7位存储的是core dump标志，第0~6位存储的则是终止子进程的信号编号。
我们可以通过位运算来获取系统给的退出信息，也可以使用系统给的宏来获取：

WIFEXITED(status): 若为正常终止进程返回的状态，则为真(1)。对应(status & 0x7F) == 0，如果信号为0，说明正常终止了。0x7F = 0111 1111。
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程
的退出码）对应(status >> 8) & 0xFF，向左移动8位进行提取。0xFF = 1111 1111。

1#include<stdio.h>2#include<unistd.h>3#include<stdlib.h>4#include<sys/wait.h>56intmain()7{8pid_t id=fork();9if(id==0)10{11intcnt=5;12while(cnt--)13{14sleep(1);15printf("我是一个子进程，pid：%d, ppid: %d\n",getpid(),getppid());16}17exit(0);18}19while(1)20{21int*status=NULL;22pid_t sid=waitpid(id,status,WNOHANG);23if(sid==0)24{25// printf("我是父进程，子进程还没执行完，我要干我自己的事情了\n");26//写父进程等待期间要执行的代码27}28elseif(sid>0)29{30printf("我是父进程，我回收成功了！pid:%d\n",getpid());31printf("我是父进程，WIFEXITED:%d, WEXITSTATUS:%d\n",WIFEXITED(status),WEXITSTATUS(status));32exit(0);33}34}35return0;36}