wait和waitpid

wait和waitpid

当用fork启动一个子进程时，子进程就有了它自己的生命周期并将独立运行。有时，我们希望知道一个子进程何时结束。对于许多需要创建子进程的应用来说，父进程能够监测子进程的终止时间和过程是很有必要的。wait()以 及若干相关的系统调用提供了这一功能。

1.wait

系统调用wait()等待调用进程的任一子进程终止，同时在参数status所指向的缓冲区中返回该子进程的终止状态。

#include<sys/types.h>  
#include<sys/wait.h>  
pid_t wait(int *status);  
//返回：若成功则为进程ID，若出错则为-1  

系统调用wait()执行如下动作。

1.如果调用进程之前并无未被等待的子进程终止，调用将一直阻塞， 直至某个子进程终止。如果调用时已有子进程终止，wait()则立即返回。

2.如果status非空，那么关于子进程如何终止的信息则会通过status指向的整型变量返回。

3.内核将会为父进程下所有子进程的运行总量追加进程CPU时间以及资源使用

数据。

4.将终止子进程的ID作为wait()的结果返回。出错时，wait()返回-1。 可能的错误原因之一是调用进程之前并无未被等待的子进程，此时会将errno置为ECHILD。

例1：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<math.h>
#include<string.h>

int main()
{
    pid_t child;
    //创建进程
    if((child=fork())==-1)
    {
        printf("Fork Error :%s\n",strerror(errno));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else
    {
        if(child==0)
        {
            printf("the child process is run\n");
            sleep(1);//子进程睡眠一秒
            printf("I am child: %d\n",getpid());
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        else
        {
            int j=0;
            j=wait(NULL);//等待子进程退出，父进程运行
            printf("the father process is run\n");
            printf("the child process ID is %d\n",j);
            printf("I am the father :%d\n",getpid());
            return 0;
        }    
    }
}

我们可以看见父进程是在子进程运行结束之后才运行的。

现在我们尝试等待多个子进程：

例2：

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


int main(int argc,char * argv[])
{
    pid_t childPid;
    
    printf("fork program starting\n");
    
    for(int j=1;j<5;j++){
        switch(fork())
        {
            case -1:
                perror("fork failed");
                exit(EXIT_FAILURE);
            
            case 0:
                printf("I am child. My PID %d, \n",getpid());
                sleep(1);
                _exit(EXIT_SUCCESS);
            default:
                break;
        }
    }
    //循环等待
    while((childPid = wait(NULL)) != -1)
    {
        
        sleep(1);
        printf("wait childPid is %d\n",childPid);
        
    }
    if(errno !=ECHILD)
            exit(EXIT_FAILURE);
    
}

结果：

我们可以很清楚的看见父进程创建了多个进程，但是父进程不能通过wait指定的等待某一个子进程。只能按顺序的等待下一个子进程的终止。并且如果没有子进程的退出，wait()总是被阻塞的。

2.waitpid

系统调用wait(存在诸多限制，而设计waitpidO则意在突破这些限制。

1.如果父进程已经创建了多个子进程，使用wait()将无法等待某个特定子进程的完成，只能按顺序等待下一个子进程的终止。

2.如果没有子进程退出，wait()总是保持阻塞。有时候会希望执行非阻塞的等待:是否有子进程退出，立判可知。

3.使用wait(只能发现那些已经终止的子进程。对于子进程因某个信号(如SIGSTOP或SIGTTIN)而停止，或是已停止子进程收到SIGCONT信号后恢复执行的情况就无能为力了。

1. #include<sys/types.h>    
2. #include<sys/wait.h>    
3. pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);    
4. //返回：若成功则为进程ID，若出错则为-1    

对于waitpid的pid参数的解释与其值有关：

• pid == -1 等待任一子进程。于是在这一功能方面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等于调用进程的组I D的任一子进程。

• pid < -1 等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程。

而该子进程的终止状态则通过status 返回。

options参数使我们能进一步控制waitpid的操作。

参数options是一个位掩码(bit mask),可以包含( 按位或操作) 0个或多下标志(均在SUSv3中加以规范)。

WUNTRACED:

除了返回终止子进程的信息外，还返回因信号而停止的子进程信息。

WCONTINUED: (自Linux2.6.10以来)

返回那些因收到SIGCONT信号而恢复执行的已停止子进程的状态信息。

WNOHANG:

如果参数pid所指定的子进程并未发生状态改变，则立即返回，而不会阻塞，亦即poll (轮询)。在这种情况下，waitpid()返回0。如果调用进程并无与pid匹配的子进程，则waitpid()报错，

将错误号置为ECHILD。

参考资料

Linux/Unix系统编程手册

Unix环境高级编程

Linux程序设计