💐专栏导读
🌸作者简介：花想云 ，在读本科生一枚，C/C++领域新星创作者，新星计划导师，阿里云专家博主，CSDN内容合伙人…致力于 C/C++、Linux 学习。
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💐文章导读
前几章我们讲了关于如何创建进程与进程状态。那么本章我们就来看看进程在退出时又有哪些花样吧~ 为了解决之前所讲的僵尸进程问题，我们必须要让父进程得到子进程的退出状态，这就是本章的另一个话题——进程等待~
🐧进程退出
思考一下，我们创建一个进程的目的是什么？当然是想让进程帮助我们完成某件事情。例如：①将一个文件拷贝到某个目录下、②判断某个某个文件是否为空…
有些情况下，我们只需要进程去做某件事即可，并不需要关心它做的是否合格（这显然是不可取的行为）；有时候不仅需要进程去做某件事，还需要关心它是否成功了，即关心一个进程的结果。
那么当一个进程结束时，一共可分为3中情况：
- 代码运行完毕，且结果正确；
- 代码运完毕，结果错误；
- 代码异常终止；
🐦进程常见的退出方法
🐔正常终止
🔔return 退出
在C语言中，我们编写程序时都会在main函数的最后加上一条语句——return 0; main函数中的return并不等同于其他函数的return，main函数返回的其实是进程退出码。
在Linux中，我们可以使用指令来查看一个进程的退出码：
$ echo $?
-
？只会保存最近一次进程退出的退出码。
示例
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int b = 30;
int ret = a + b; // 代码1
//int ret = a + b / 2; // 代码2
// 结果正确返回0，错误返回1
if(ret == 40)
return 0;
else
return 1;
printf("mytest......\n");
}
代码1
代码2
🔔exit 退出
我们可能对这个函数并不陌生，它的作用就是终止进程。exit的参数就是退出进程时需要返回的退出码。
我们故意写一段错误的代码来看看exit返回的退出码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void Sort(int* array,int n)
{
if(array == NULL)
{
perror("Array Fail");
exit(111);
}
// 排序略...
}
int main()
{
int * prt = NULL;
Sort(prt,10);
return 0；
}
🔔_exit 退出
_exit是系统调用，并不像exit是C语言的库函数。_exit与exit使用方法完全相同，但是两者某些行为却有差别：
-
exit在退出进程之前会刷新缓冲区； -
_exit直接退出进程；
示例
exit 的表现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void Sort(int* array,int n)
{
if(array == NULL)
{
//per1ror("Array Fail");
printf("函数发生错误");
sleep(1);
exit(111);
}
// 排序略...
}
int main()
{
int * prt = NULL;
Sort(prt,10);
return 0;
}
_exit 的表现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void Sort(int* array,int n)
{
if(array == NULL)
{
//per1ror("Array Fail");
printf("函数发生错误");
sleep(1);
_exit(111);
}
// 排序略...
}
int main()
{
int * prt = NULL;
Sort(prt,10);
return 0;
}
很显然，在_exit的表现中，“函数发生错误”还在缓冲区中未刷新，进程就已经退出了。
-
exit最后其实也会调用_exit, 但在调用_exit之前，还做了其他工作：- 执行用户通过
atexit或on_exit定义的清理函数； - 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入；
- 调用_exit；
- 执行用户通过
🐔异常终止
除了程序自己发现异常而终止，一个程序还可能因为外力因素而提前终止。例如我们之前学习过的指令：kill -9 ，它的作用就是从外部“杀”掉进程、或者我们经常使用的Ctrl+c。
$ kill -9 进程ID
🐧进程等待
🐦必要性
-
之前讲过，子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成
僵尸进程的问题，进而造成内存泄漏； -
另外，进程一旦变成
僵尸状态，那就刀枪不入，“杀人不眨眼”的kill -9也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程； -
最后，父进程派给子进程的任务完成的如何，我们需要知道。如：子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出；
-
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息；
🐦是什么
我们谈进程等待，那么我们究竟要等待什么呢？
- 进程等待，就是通过
系统调用，获取子进程的退出码或者退出信号的方式，顺便解决内存释放的问题。
🐦如何等待
这里就要介绍两个系统调用接口了：
-
wait；
pid_t wait(int *status);
-
返回值：成功返回被等待进程pid，失败返回-1。 -
参数：输出型参数，获取子进程退出状态，不关心则可以设置成为NULL；
🔔解决子进程僵尸问题
之前讲到过，由于父进程为对子进程进行等待，子进程就会进入僵尸状态，且危害极大。那么意味着，要避免僵尸问题，我们必须对子进程进行等待。代码如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
int cnt = 50;
if(id == 0)
{
// 子进程
while(cnt)
{
printf("我是子进程，我还在运行，我还有%d...\n",cnt--);
sleep(1);
}
exit(111);
}
// 父进程
pid_t ret_id = wait(NULL);
printf("%d %d\n",id,ret_id);
sleep(10);
}
如图所示，在kill -9 终止子进程后，子进程并没有进入僵尸状态。而且可以清晰的看到，wait的返回值就是子进程的PID。
🔔如何获取子进程status
-
wait和waitpid，都有一个status参数，该参数是一个输出型参数，由操作系统填充。 -
如果传递
NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。 -
否则，操作系统会根据该参数，将子进程的退出信息反馈给父进程。
-
status不能简单的当作整型来看待，可以当作位图来看待，具体细节如下图（只研究status低16比特位）：
做个形象的比喻，如果你正在考试，如果你以正确的方式参加了考试，那么你的成绩必定有好有坏，就看你如何看待自己考试的结果了；但是，如果你考试作弊了，考试还未结束，你就被监考老师叉出去了，提前结束了考试，此时，你的卷子尽管可能有得分，这个得分有没有参考价值呢？当然没有。
所以，如果一个进程正常终止，我们可以拿到它的退出状态即进程退出码；如果一个进程被信号（监考老师）终止，此时退出状态是没有意义的，但是我们可以查看终止信号，（至少看看是什么原因导致的考试异常结束）。
示例
- 进程正常终止；
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
int cnt = 5;
if(id == 0)
{
// 子进程
while(cnt)
{
printf("我是子进程，我还在运行，我还有%d...\n",cnt--);
sleep(1);
}
exit(111);
}
// 父进程
int status = 0;
pid_t ret_id = wait(&status);
printf("child exit code:%d,child exit singl:%d\n",(status >> 8) & 0xFF,status & 0x7F);
}
-
kill -9终止进程（把计时改为20，因为我手速没那么快…）；
-
waitpid;
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
-
返回值：
- 当正常返回的时候
waitpid返回收集到的子进程的PID； - 如果设置了选项
WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0； - 如果调用中出错，则返回
-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
- 当正常返回的时候
-
参数：
-
pid：- Pid = -1，等待任意一个子进程，与
wait等效。 - Pid > 0，等待其进程
ID与pid相等的子进程。
- Pid = -1，等待任意一个子进程，与
-
status：-
WIFEXITED(status)：若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出） -
WEXITSTATUS(status)：若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）
-
-
-
options:-
WNOHANG：若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID。
-
waitpid与wait的用法大致是类似的，这里就不做专门的演示了。
🦋阻塞等待
仔细观察上文中示例中的结果，父进程的输出总在子进程结束之后，如图：
在子进程运行期间，父进程一直在等待，并没有做其他事情，直到等待子进程成功。我们把这种情况称为父进程在进行阻塞等待。
如果父进程不想干干地等待子进程结束，而是想在等待的期间做点其他有意义的事情该如何处理呢？
🦋非阻塞等待
- 首先我们先预设一批任务，在父进程等待期间执行这些任务；
void sync_disk()
{
printf("这是一个刷新数据的任务\n");
}
void sync_log()
{
printf("这是一个同步日志的任务\n");
}
void net_send()
{
printf("这是一个网络发送的任务\n");
}
- 设置任务加载函数、任务运行函数、任务初始化函数等；
#define TASK_NUM 10 // 任务的数量
typedef void (*FUNC_PTR)(); // 函数指针类型重定义
FUNC_PTR other_task[TASK_NUM]={NULL}; // 定义一个函数指针数组
int LoadTask(FUNC_PTR func)
{
int i = 1;
for(; i < TASK_NUM; ++i)
{
if(other_task[i]==NULL) break;
}
if(i == TASK_NUM) return -1;
else other_task[i] = func;
return 0;
}
void InitTask()
{
int i = 0;
for(; i < TASK_NUM; ++i) other_task[i] == NULL;
LoadTask(sync_disk);
LoadTask(sync_log);
LoadTask(net_send);
}
void RunTask()
{
for(int i = 0; i < TASK_NUM; i++)
{
if(other_task[i] == NULL) continue;
other_task[i]();
}
}
-
main函数设计；
int main()
{
pid_t id = fork();
int cnt = 15;
if(id == 0)
{
// 子进程
while(cnt)
{
printf("我是子进程，我还在运行，我还有%d...\n",cnt--);
sleep(1);
}
exit(111);
}
InitTask();
// 父进程
while(1)
{
int status = 0;
pid_t ret_id = waitpid(id,&status,WNOHANG);
if(ret_id < 0)
{
printf("等待出错\n");
exit(1);
}
else if(ret_id == 0) // 子进程还未结束，做做其他事情
{
RunTask();
sleep(1);
continue;
}
else // 已等待成功
{
if(WIFEXITED(status)) // 子进程正常退出
{
printf("等待成功，子进程pid:%d，子进程退出码:%d\n",id,WEXITSTATUS(status));
}
else // 子进程异常退出
{
printf("等待成功，子进程pid:%d，子进程退出信号:%d\n",id,status&0x7F);
}
break;
}
}
}
效果如下
🐦完整代码
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#define TASK_NUM 10 // 任务的数量
void sync_disk()
{
printf("这是一个刷新数据的任务\n");
}
void sync_log()
{
printf("这是一个同步日志的任务\n");
}
void net_send()
{
printf("这是一个网络发送的任务\n");
}
typedef void (*FUNC_PTR)(); // 函数指针类型重定义
FUNC_PTR other_task[TASK_NUM]={NULL};
int LoadTask(FUNC_PTR func)
{
int i = 1;
for(; i < TASK_NUM; ++i)
{
if(other_task[i]==NULL) break;
}
if(i == TASK_NUM) return -1;
else other_task[i] = func;
return 0;
}
void InitTask()
{
int i = 0;
for(; i < TASK_NUM; ++i) other_task[i] == NULL;
LoadTask(sync_disk);
LoadTask(sync_log);
LoadTask(net_send);
}
void RunTask()
{
for(int i = 0; i < TASK_NUM; i++)
{
if(other_task[i] == NULL) continue;
other_task[i]();
}
}
int main()
{
pid_t id = fork();
int cnt = 15;
if(id == 0)
{
// 子进程
while(cnt)
{
printf("我是子进程，我还在运行，我还有%d...\n",cnt--);
sleep(1);
}
exit(111);
}
InitTask();
// 父进程
while(1)
{
int status = 0;
pid_t ret_id = waitpid(id,&status,WNOHANG);
if(ret_id < 0)
{
printf("等待出错\n");
exit(1);
}
else if(ret_id == 0) // 子进程还未结束，做做其他事情
{
RunTask();
sleep(1);
continue;
}
else // 已等待成功
{
if(WIFEXITED(status)) // 子进程正常退出
{
printf("等待成功，子进程pid:%d，子进程退出码:%d\n",id,WEXITSTATUS(status));
}
else // 子进程异常退出
{
printf("等待成功，子进程pid:%d，子进程退出信号:%d\n",id,status&0x7F);
}
break;
}
}
}
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