Linux编程基础 3.3：进程同步

1 wait函数

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);

功能：挂起进程，进程进入阻塞状态，直到子进程变为僵尸态，如果捕获到子进程的退出信息就会转为运行态，然后回收子进程资源并返回；若没有变为僵尸态的子进程，wait函数就会让进程一直阻塞。若当前进程有多个子进程，只要捕获到一个变为僵尸态的子进程，wait函数就会恢复执行态。

参数说明：参数status是一个int *类型的指针，用来保存子进程退出时的状态信息。通常情况下该参数设为NULL，表示不关心进程时如何终止的。

返回值说明：

成功：返回子进程的进程id；
失败：返回-1，errno被设置为ECHILD。

【案例 1】若子进程 $p_1$ 是其父进程 $p$ 的先决进程，基于wait函数使得进程同步。

test_wait.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){pid_t tempPid, tempW;tempPid = fork();if(tempPid == -1){perror("fork error");exit(1);}else if(tempPid == 0){//childsleep(3);printf("Child process, pid = %d, ppid = %d\n", getpid(), getppid());}else{//parent tempW = wait(NULL);printf("Catched a child process, pid = %d, ppid = %d\n", tempW, getppid());}//of ifprintf("......finish......");return 0;
}//of main

若wait函数的参数不为空，可以获取子进程的退出状态，退出状态存放在参数status的低八位中。Linux定义了一组判断进程退出状态的宏函数，其中最基础的两个是：

#include <sys/wait.h>
int WIFEXITED(int status);//判断子进程是否正常退出，若是，返回非0值，否则返回0
int WEXITSTATUS(int status);//和WIFEXITED配合使用，WIFEXITED返回非0值，则使用该宏提取子进程的返回值。

【案例 2】使用wait同步进程，并使用宏获取子进程的返回值。

test_wait2.c
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
int main(){int tempStatus;pid_t tempPid, tempW;tempPid = fork();if(tempPid == -1){perror("fork error");exit(1);} else if(tempPid == 0){//子sleep(3);printf("Child process: pid=%d\n",getpid());exit(5);}  else{//父tempW = wait(&tempStatus);if(WIFEXITED(tempStatus)){printf("Child process pid=%d exit normally.\n", tempW );printf("Return Code:%d\n",WEXITSTATUS(tempStatus));} else {printf("Child process pid=%d exit abnormally.\n", tempW);}//of if}//of ifreturn 0;
}//of main

2 waitpid函数

#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

功能：
wait函数的缺点：当前进程有很多个子进程，wait函数无法保证所有子进程在父进程之前执行。
waitpid函数：可以应对 wait函数面临的缺点。可以等待指定的子进程，也可以在父进程不阻塞的情况下获取子进程的状态。
参数说明：

pid：一般是进程的pid，也有可能是其他取值。进一步说明如下：
– pid > 0：等待子进程（编号为pid）退出，若退出，函数返回；若未结束，则一直等待；
– pid = 0：等待同一进程组的所有子进程退出，若某子进程加入了其他进程组，则waitpid不再关心它的状态；
– pid = -1：waitpid函数退化为wait函数，阻塞等待并回收一个子进程；
– pid < -1：等待指定进程组中的任何子进程，进程组的id等于pid的绝对值。
options：提供控制选项，可以是一个常量，也可以是|连接的两个常量，选项如下：
– WNOHANG：如果子进程没有终止，waitpid不会阻塞父进程，会立即返回；
– WUNTRACED：如果子进程暂停执行，waitpid立即返回；
– 0：不使用选项。
返回值说明：
成功：返回捕捉到的子进程id；
0：options = WNOHANG， waitpid发现没有已退出的子进程可回收；
-1：出错，errno被设置。

【案例 3】父进程等待进程组中指定子进程，该进程不退出，则父进程一直阻塞。

test_waitpid.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){pid_t tempPid, tempP, tempW;tempPid= fork();							//创建第一个子进程if (tempPid == -1){							perror("fork1 error");exit(1);} else if (tempPid == 0){						//子进程沉睡sleep(5);printf("First child process:pid=%d\n", getpid());} else {						//父进程继续创建进程int i;tempP = tempPid;for (i = 0; i < 3; i++){					//由父进程创建3个子进程if ((tempPid = fork()) == 0){break;}//of if}//of for iif (tempPid == -1){						//出错perror("fork error");exit(2);} else if (tempPid == 0){					//子进程printf("Child process:pid=%d\n", getpid());exit(0);} else {					//父进程tempW = waitpid(tempP, NULL, 0);			//等待第一个子进程执行if (tempW == tempP){printf("Catch a child Process: pid=%d\n", tempW);}else{printf("waitpid error\n");}//of if}//of if}//of ifreturn 0;
}//of main

【案例 4】基于waitpid函数不断获取子进程的状态。

test_waitpid2.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
int main() {pid_t tempPid, tempW;tempPid = fork();if (tempPid == -1){perror("fork error");exit(1);} else if (tempPid == 0){sleep(3);printf("Child process:pid=%d\n", getpid());exit(0);} else {do{tempW = waitpid(tempPid, NULL, WNOHANG);if (tempW == 0){printf("No child exited\n");sleep(1);}//of if} while (tempW == 0);if (tempW == tempPid){printf("Catch a Child process:pid=%d\n", w);}else{printf("waitpid error\n");}//of if}//of ifreturn 0;
}//of main