【Linux】进程控制（2）进程等待

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? 个 人 主 页: 默|笙

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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

在这里插入图片描述

1. 使用wait需要包含头文件sys/wait.h。
2. 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。
3. 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>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8   pid_t id = fork();
  9   if (id == 0)
 10   {
 11     int cnt = 5;
 12     while(cnt--)
 13     {
 14       printf("我是一个子进程！pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());
 15     }
 16     exit(0);//子进程执行完退出
 17   }
 18   sleep(10);
 19   pid_t sid = wait(NULL);
 20   if (sid > 0)                                                   
 21   {
 22     printf("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   }
 24   return 0;
 25 }

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

1. 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。
2. 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。

在这里插入图片描述

2. waitpid方法

在这里插入图片描述

1. 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。
2. 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。
3. stat_loc也是输出型参数，用来获取子进程的退出信息。
4. 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。
5. 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

1. 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。
2. 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>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8   pid_t id = fork();
  9   if (id == 0)
 10   {
 11     int cnt = 5;
 12     while(cnt--)
 13     {
 14       sleep(1);
 15       printf("我是一个子进程，pid：%d, ppid: %d\n", getpid(),getppid());
 16     }
 17     exit(0);
 18   }
 19   while(1)
 20   {
 21     pid_t sid = waitpid(id, NULL, WNOHANG);                      
 22     if (sid == 0)
 23     {
 24       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");
 25       //写父进程等待期间要执行的代码
 26     }
 27     else if (sid > 0)
 28     {
 29       printf("我是父进程，我回收成功了！pid:%d\n", getpid());
 30       exit(0);
 31     }
 32   }
 33   return 0;
 34 }

1. 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。

在这里插入图片描述

3. 获取子进程status

1. 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。
2. 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。

在这里插入图片描述

1. 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。
2. 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。
3. 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：

1. 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。
2. 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>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8   pid_t id = fork();
  9   if (id == 0)
 10   {
 11     int cnt = 5;
 12     while(cnt--)
 13     {
 14       sleep(1);
 15       printf("我是一个子进程，pid：%d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
 16     }
 17     exit(0);
 18   }
 19   while(1)
 20   {
 21     int* status = NULL;
 22     pid_t sid = waitpid(id, status, WNOHANG);                                                                                            
 23     if (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     }
 28     else if (sid > 0)
 29     {
 30       printf("我是父进程，我回收成功了！pid:%d\n", getpid());
 31       printf("我是父进程，WIFEXITED:%d, WEXITSTATUS:%d\n", WIFEXITED(status), WEXITSTATUS(status));
 32       exit(0);
 33     }
 34   }
 35   return 0;
 36 }

1. 正常终止，WIFEXITED返回值为1，WEXITSTATUS有意义，返回值为0，代表退出码为0，结果正确。

今天的分享就到此结束啦,如果对读者朋友们有所帮助的话,可否留下宝贵的三连呢~~ 让我们共同努力, 一起走下去!