Linux学习之系统编程3（进程及wait函数）

写在前面：

我的Linux的学习之路非常坎坷。第一次学习Linux是在大一下的开学没多久，结果因为不会安装VMware就无疾而终了，可以说是没开始就失败了。第二次学习Linux是在大一下快放暑假（那个时候刚刚过完考试周），我没什么事做就又重拾Linux，不服输的我选择再战Linux，这一次学习还算顺利，虽然中间有些小插曲但是不影响整体学习进度，我看着B站上的视频一点点学习Linux，基本上把Linux的基础指令学完了。学完之后我又遇到问题了，视频基本上到这就结束了，而我却不知道下一步该学什么，于是就没怎么碰Linux，结果没过多长时间我就把学的Linux指令忘的一干二净。现在是我第三次学习Linux，我决定重新开始学Linux，同时为了让自己学习的效果更好，我选择以写blog的形式逼迫自己每天把学习到的Linux知识整理下来。这也就是我写这个系列blog的原因。

wait&waitpid函数

我们先来看wait函数

传入参数：

一个int类型的指针，各位童鞋看名字应该就可以猜出来是表示状态信息的。没错，wstate就是表示回收的子进程信息，我们可以调用一些宏函数去判断子进程的信息（详细的后面我在说）。当然，你也可以传NULL，也不会报错。

返回值：

成功，回收进程的pid
失败，-1，设置errno

函数的作用

阻塞等待子进程退出
清理子进程残留在内核的 pcb 资源
通过传出参数，得到子进程结束状态

利用宏函数获取子进程信息

WIFEXITED(status)——>为真，子进程正常终止。再次调用WSTATUS(status)——>得到子进程退出值
WIFSIGNALED(status)——>为真，子进程被信号终止。调用WTERMSIG(status)——>得到子进程异常终止的的信号编号。

一个进程终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的 PCB 还保留着，内
核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程
终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用wait或者waitpid获取这些信息，然后彻底清除掉
这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在 shell 中用特殊变量$？查看，因为 shell 是它的父
进程，当它终止时，shell 调用 wait 或者waitpid得到它的退出状态，同时彻底清除掉这个进程。

举个栗子

源代码：

#include<stdio.h>
#include<sys/wait.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>int main()
{pid_t pid,wpid;int state;pid=fork();if(pid==0){printf("I'm child,my pid is %d\n",getpid());sleep(3);printf("child go to die\n");}else if(pid>0){wpid=wait(&state);if(wpid>0)printf("i am parent,wait child id is %d,wait  successfully\n",wpid);elseperror("wait error");}return 0;
}

效果：

接着看waitpid函数

传入参数

pid，有四种可能的值：
- <-1:等待回收任何组id（gid)等于该值的绝对值的子进程。（manpage原文：meaning wait for any child process whose process group ID is equal to the absolute value of pid.)
- -1:等待回收任意一个子进程。（manage原文：meaning wait for any child process.)
- 0:等待回收任意一个组id和该进程组id一致的子进程。（manpage原文：meaning wait for any child process whose process group ID is equal to that of the calling process at the time of the call to waitpid())
- <0:等待回收指定pid的子进程（这一种是用的最多的）。(manpage原文：meaning wait for the child whose process ID is equal to the value of pid.)
status：（传出）回收进程的状态。
options：一般默认是阻塞，即一直等待直到回收一个子进程为止。也可以指定为WNOHANG 指定回收方式为，非阻塞。

返回值：

>0: 表成功回收的子进程 pid
0 : 函数调用时，参 3 指定了 WNOHANG，并且，没有子进程结束。
-1: 失败。errno

举个栗子

我们演示一个小demo,之前我们循环创建过5个子进程，我们这次就来回收指定子进程（下面以回收第三个子进程为例）。

错误演示

源代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{pid_t pid,wpid;int i;for(i=0;i<5;i++){if(fork()==0){if(2==i)pid=getpid();break;}}if(5==i){sleep(5);printf("--------in parent , before waitpid, pid= %d\n", pid);wpid(pid,NULL,0);printf("I'm parent, wait a child finish : %d \n", wpid);}else{sleep(i);printf("I'm %dth child, pid= %d\n", i+1, getpid());}return 0;
}

效果：

错误分析：
上面的代码看似非常对，我们用pid来获取第三个子进程的id，然后让父进程使用waitpid来回收。但是，再仔细看，我们是在子进程把第三个子进程的id赋值给变量pid,但是由于父子进程间遵循的是"读时共享，写时复制"，所以对于父进程中变量pid还是没有变，还是0.

正确演示

源代码：

#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{pid_t pid,wpid,tpid;int i;for(i=0;i<5;i++){pid=fork();if(0==pid)break;if(2==i)tpid=pid;}if(5==i){sleep(5);wpid=waitpid(tpid,NULL,0);printf("tpid=%d\n",tpid);if(wpid==-1){perror("waitpid error");exit(1);}printf("i am parent,wait child id is %d\n",wpid);}else{sleep(i);printf("I am %dth child,my pid is %d\n",i+1,getpid());}return 0;
}

效果：

waitpid回收多个子进程

首先我们要无论是wait还是waitpid每一次调用都只能回收一个子进程
源代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{int i;pid_t pid,wpid;for(i=0;i<5;i++){pid=fork();if(!pid)break;}if(5==i){while((wpid=wait(NULL))!=-1){printf("wait child pid is %d\n",wpid);}}else{sleep(i);printf("i am %dth child,my pid is %d\n",i+1,getpid());}return 0;
}

效果：

利用宏函数判断子进程返回状态

源代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{pid_t pid,wpid;int state;pid=fork();if(pid==0){printf("i am child,my pid is %d\n",getpid());sleep(15);printf("i am going to die\n");}else{wpid=wait(&state);if(WIFEXITED(state))printf("i am parent,my child was terminal normally, child's pid is %d\n",wpid);else if(WIFSIGNALED(state))printf("my child was terminaled with signal %d,child's pid is %d\n",WTERMSIG(state),wpid);}return 0;
}

效果：
自然终止

被信号终止

写在最后

个人亲身经验：我们学习的一系列Linux命令，一定要自己亲手去敲。不要只是看别人敲代码，不要只是停留在眼睛看，脑袋以为自己懂了，等你实际上手去敲会发现许许多多的这样那样的问题。正可谓“键盘敲烂，月薪过万”

如果你觉得我写的题解还不错的，请各位王子公主移步到我的其他题解看看

数据结构与算法部分（还在更新中）：

C++ STL总结 - 基于算法竞赛（强力推荐）
动态规划——01背包问题
动态规划——完全背包问题
动态规划——多重背包问题
动态规划——分组背包问题
动态规划——最长上升子序列（LIS)
二叉树的中序遍历（三种方法）
最长回文子串
最短路算法——Dijkstra（C++实现）
最短路算法———Bellman_Ford算法（C++实现）
最短路算法———SPFA算法（C++实现）
最小生成树算法———prim算法（C++实现）
最小生成树算法———Kruskal算法（C++实现）
染色法判断二分图（C++实现）

Linux部分（还在更新中）：

Linux学习之初识Linux
Linux学习之命令行基础操作
Linux学习之基础命令（适合小白）
Linux学习之权限管理和用户管理
Linux学习之制作静态库和动态库
Linux学习之makefile
Linux学习之系统编程1（关于读写系统函数）