Q:父进程为什么要等待子进程退出?
A:回顾创建子进程的目的,就是让子进程去处理一些事情,那么“事情干完了没有”这件事,父进程需要知道并收集子进程的退出状态。子进程的退出状态如果不被收集,就会变成僵尸进程。而如果父进程在子进程之前就退出了,则此时的子进程会变成孤儿进程。
而父进程会通过下面几个宏来解析具体返回的状态码:
僵尸进程
其实上上节的demo2的代码就会产生僵尸进程,因为父进程没有收集子进程的退出状态:
demo2.c:
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h>int main() {pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = vfork();if(fork_return > 0){while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(-1);}}}return 0; }
运行效果:
看起来似乎运行效果很对,但如果使用"ps -aux|grep zombie"查看进程就会发现,PID号为3126的子进程已经变成了僵尸进程:
“ S+ ”代表 进程正在正常运行中
“ Z+ ”代表 僵尸进程
孤儿进程
Linux为了避免系统存在过多孤儿进程,init进程收留孤儿进程,变成孤儿进程的父进程。
修改demo2.c:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d, my father JS's PID = %d\n",getpid(),getppid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}
运行效果:
可见,父亲打印一条消息就会去世,在去世前,子进程的父亲就是原来程序的PID,但是当父亲离开后,子进程被PID为1797的进程收养了。
通过“ps -aux” 查找1797:
但是根据概念,子进程不应该被PID号为1的进程收养吗?原因看这里:
父进程终止,子进程未被init收养问题_抱走♡的博客-CSDN博客
所以是Linux的系统版本导致的问题应该= =
wait相关函数
需要添加的库:
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
wait函数原型:
pid_t wait(int *wstatus);
参数说明1:
- wstatus:这是一个整数型指针,如果设置为“NULL”,则表示不关心退出的状态;如果不设置为“NULL”,则子进程退出的状态会放在这个指针指向的地址中。
waitpid函数原型:
waitpid和wait的区别就是,wait函数调用后在子进程退出前父进程会被强制阻塞,而waitpid中有一个参数可以使得父进程不被阻塞。
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
参数说明2:
- pid:
- wstatus:这是一个整数型指针,如果设置为“NULL”,则表示不关心退出的状态;如果不设置为“NULL”,则子进程退出的状态会放在这个指针指向的地址中。
- options:
- option如果设置为“WNOHANG”,则 若由PID指定的子进程不是立刻可用的,则waitpid不阻塞,此时其返回值为0
- option如果设置为“WUNTRACED”,则 若某实现支持作业控制,而由PID指定的任一子进程已处于暂停状态,并且其状态自暂停以来还未报告过,则返回其状态,WIFSTOPPED宏确定返回值是否对应于一个暂停子进程
- option如果设置为“WCONTINUED”,则 若实现支持作业控制,那么由PID指定的任一子进程在暂停后已经继续,但其状态尚未报告,则返回其状态(POSIX.1的XSI拓展)
父进程等待退出并收集状态的演示
demo3.c:
使用wait函数,并将wstatus设置为NULL:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){wait(NULL);while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}
实现效果1:
可见虽然使用的是fork函数而不是vfork,但是由于父进程调用了wait函数,所以在子进程运行时一直阻塞,直到子进程退出,父进程才开始执行。
使用"ps -aux|grep demo3-1"查看进程:
可见,此时PID为3056的子进程已经完全退出,所以没有之前出现的僵尸进程了。
使用wait函数,并不将wstatus设为NULL:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main()
{pid_t pid;pid_t fork_return;int cnt = 0;int status = 0;pid = getpid();printf("before fork, PID = %d\n",pid);fork_return = fork();if(fork_return > 0){wait(&status);printf("child quit, exit status = %d\n",WIFEXITED(status));while(1){printf("This is the father JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);}}else{while(1){printf("This is the son JC,PID = %d\n",getpid());sleep(2);cnt++;if(cnt == 3){exit(1);}}}return 0;
}
注意,由于此时的子进程是正常退出,则刚刚提到的宏“WIFEXITED”的值为真,并且可以使用 “WEXITSTATUS” 来解析状态,才可以得到正确的值!
实现效果2:
可见,此时在子进程正常退出后,父进程在运行前还得到了子进程退出时的状态码。
使用"ps -aux|grep demo3-2"查看进程:
可见,PID号为3109的子进程已经退出
demo4.c:
使用waitpid函数,并将option设为“WNOHANG”:
waitpid(fork_return,&status,WNOHANG);
回顾刚刚讲的PID参数如果>0,则等待“进程号等于这个PID”的子进程,而之前就说过fork的返回值就是子进程的PID,所以在这里直接将第一个参数设置为fork_return
实现效果:
可见,这次父进程没有阻塞并且直接返回,然后父子进程开始抢占CPU,等子进程成功执行三次退出之后,再次变成只有父进程在执行了。
但是此时,使用"ps -aux|grep a.out"查看进程:
可见: PID号为3254的子进程变成了一个僵尸进程
所以,父进程的非阻塞等待会造成子进程变成僵尸进程!