【Linux】进程（9）：进程控制2（进程等待）

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解Linux进程（9）进程控制2，如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️
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目录

  • 一. 为什么要进程等待
  • 二. 如何进行进程等待
    • 1.wait函数—系统调用
    • 2. waitpid函数
      • （A）.第一个参数：pid_t pid
      • （B）.第二个参数：int* status
        • a. 第二个参数是输出型参数
        • b. 这个参数表示子进程的退出信息（包括子进程的退出码和退出信号）
        • c. WIFEXITED 和 WEXITSTATUS
      • （C）.第三个参数：int options

结论：任何子进程，在退出的情况下，一般必须要被父进程进行等待。进程在退出时的状态变为Z（僵尸状态），如果父进程不管不顾，那么子进程的task_struct一直存在而且所占的空间较大，造成内存泄露的问题

一. 为什么要进程等待

  1. 父进程通过等待，解决子进程退出的僵尸问题，回收系统资源（一定要考虑的）
  2. 获取子进程的退出信息，知道子进程是因为什么原因退出的（可选的功能）

二. 如何进行进程等待

1.wait函数—系统调用

先来查看一下wait函数，从头文件就可以看出，wait函数是系统调用函数。作用：等待任意一个子进程退出
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函数的参数暂时不用管，（我们下面说waitpid中会说到）可以直接传NULL
函数的返回值是父进程等待子进程，等待成功时，子进程的pid

修改.c文件
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上面代码的意思是先用fork函数生成一个子进程，子进程会执行ChildRun函数，执行完成后，进程终止。此时子进程是Z状态（僵尸状态）。睡眠8秒后，父进程等待子进程退出，子进程已经退出，wait函数得到子进程的pid，解决子进程退出的僵尸问题。父进程再睡眠5秒后父进程终止

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所以wait函数是能解决子进程退出的僵尸问题

父进程在执行wait函数时，如果子进程没有退出，那么父进程一直在进行阻塞等待。阻塞？我们之前了解的阻塞是等待某种硬件资源（如键盘资源）就绪，等待时是将进程的pcb链入键盘资源的等待序列中。那我们如何理解阻塞等待子进程？

阻塞等待：将父进程的状态设为S，再链入子进程的队列中（子进程本身就是软件）。
一旦子进程退出，操作系统调度时发现子进程退出，就将父进程唤醒

2. waitpid函数

先查看waitpid函数
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我们看见waitpid函数有3个参数

（A）.第一个参数：pid_t pid

第一个参数：等待的子进程的pid。如果pid==-1，表示等待任意一个子进程，与wait等效。pid>0表示等待其进程ID与pid相等的子进程

（B）.第二个参数：int* status

a. 第二个参数是输出型参数

什么是输出型参数？我们自己在代码中定义一段内存空间，把空间的地址传进来。操作系统在等待时，在底层把对应的数据通过传的指针带到用户层，让用户看到。

直接举例：
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我们在代码中定义变量a，将a的地址通过sacnf传到操作系统，我们键盘输入的数据经过scanf函数读到了a中，最后我们可以通过打印看到a的值

b. 这个参数表示子进程的退出信息（包括子进程的退出码和退出信号）

如果只要子进程的退出码和退出信号的话，能不能直接定义2个全局变量exit_code和exit_signal，然后将退出码和退出信号分别写在exit_code和exit_signal呢？

当然不能，因为进程具有独立性，子进程写入时，会先发生写时拷贝，所以父进程看不到子进程写入的数据，因此不能使用全局变量来接收退出码和退出信号

我们来见一下这个退出信息

修改.c文件

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status=256，这是什么意思呢？
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status不能简单的当作整形来看待，可以当作位图来看待。status是int类型的，有32个比特位，只研究status低16比特位。其中次8个比特位表示退出状态，即退出码。前7个比特位表示退出信号，第8个比特位暂时不用理解
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因此status=256=2^8即0000 0001 0000 0000，所以退出码=1，退出信号=0

我们如何通过代码直接打印出退出码和退出信号呢？
退出码是次8位，那我们先status>>8，再&（按位与）0xFF（即0x1111 1111）
退出信号：status & 0x7F（即0x0111 1111）

修改.c文件
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退出码是exit函数的参数：123
因为进程没有异常，所以退出信号=0
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让子进程死循环，在命令行中使用kill -9信号杀掉子进程
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c. WIFEXITED 和 WEXITSTATUS

上面是通过将status右移或按位与得到子进程的退出码和退出信号，那有没有什么东西能够直接告诉我们退出码和退出信号呢？

WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（若退出信号为0，则为真；反之则为假）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零（退出信号为0），提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

修改.c文件
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上面代码的意思是，如果子进程代码跑完了，即正常退出，那么查看子进程的退出码。如果子进程不正常退出，提示一下。我们之前写的status右移和按位与没删除是想看看2个框框内的结果是否一致
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结果是一致的。

我们再来看看进程不正常退出的情况，之前的.c文件只修改ChildRun函数，让里面有野指针
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结果也是正确的，因为有野指针，所以是段错误，退出信号为11

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（C）.第三个参数：int options

我们上面讲的，都是如果子进程没有退出，那么父进程在执行waitpid时在阻塞等待，这表示在等待期间，父进程其它事情什么都没有干。那如果我们想让父进程做一些其它的事情呢？这就需要用到waitpid函数的第三个参数：int options

当第三个参数为0时，表示父进程要阻塞等待。为WNOHANG时，表示非阻塞等待：每隔一段时间就会查看子进程是否退出，如果没有退出，那就可以做其它事情。因为每隔一段时间就要查看子进程是否退出，所以非阻塞等待要配合循环一起使用，这就叫非阻塞轮询

讨论一下waitpid函数的返回值rid

  1. rid>0：等待成功，子进程退出，父进程回收成功
  2. rid<0：等待失败，可能是第一个参数有问题，等待的子进程a不是父进程b的子进程
  3. rid==0：检测是成功的（子进程a是父进程b的子进程），但是进程还没有退出，需要下一次进行重复等待

先来试试非阻塞等待，父进程暂时不做其它事情
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好了，那么本篇博客就到此结束了，如果你觉得本篇博客对你有些帮助，可以给个大大的赞👍吗，感谢看到这里，我们下篇博客见❤️

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