Linux系统进程——进程的退出、子进程退出的收集、孤儿进程

进程退出

进程退出主要分为两种：正常退出、异常退出

正常退出

正常退出分为以下几种：

1.main函数调用return
2.进程调用exit(),标准c库
3.进程调用 _exit() 或者 _Exit() ，属于系统调用
4.进程最后一个线程返回
5.最后一个线程调用pthread exit（4和5与线程有关）

异常退出

异常退出分为以下几种：

1.调用abort函数
2.当进程收到某些信号时，如 ctrl+C
3最后一个线程对取消 (cancellation) 请求做出响应

退出函数的解析

退出函数分别有exit()、_exit()、_Exit()，其函数原型和参数如下：

函数原型	所包含头文件	参数
void exit(int status)	<stdlib.h>	exit(0)正常退出；exit(1)异常退出
void _exit(int status)	<unistd.h>	_exit(0)正常退出；_exit(1)异常退出
void _Exit(int status)	<stdlib.h>	_Exit(0)正常退出；_Exit(1)异常退出

status 是一个整型的参数，可以利用这个参数传递进程结束时的状态。一般来说,0表示正常结束;其它的值表示出现了错误，进程非正常结束在实际编程时，可以用 wait()系统调用接收子述程的返回值，针对不同的情况进行不同的处理。

第二种与第三种类似，但第一种与其他两种有一定的区别，区别如下：

从图里可以看出来，_exit()函数的作用是: 直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据结构; 而exit()函数则在这些基础上做了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序. exit()函数和_exit()函数的最大区别就在于exit()函数在终止当前进程之前要检查该进程打开过那些文件，把文件缓冲区中的内容写回文件，也就是图中的 "清楚I/O缓冲" 一项.

不管进程如何终止，最后都会执行内核中的同一段代码。这段代码为相应进程关闭所有打开描述符，释放它所使用的存储器等。对上述任意一种终止情形、我们都希望终止进程能够通知其父进程它是如何终止的。对于三个终止函数(exit._exit和_Exit)，实现这一点的方法是，将其退出状态（(exit status)作为参数传送给函数。在异常终止情况下，内核（不是进程本身）产生一个指示其异常终止原因的终止状态(termination status)。在任意一种情况下，该终止进程的父进程都能用wait或waitpid函数取得其终止状态。

子进程退出的收集

为什么要等待子进程退出？

父进程得管理子进程，所以父进程派给子进程的任务完成的如何，我们都需要知道，如，子进程运行完成，运行结果对还是不对，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

不收集子进程状态会发生什么？

子进程状态不被收集会变成僵尸进程，造成内存泄漏

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int vfork_t = 0;
	int count = 0;

	vfork_t = vfork();

	if(vfork_t > 0)
	{
		while(1)		
		{	
			printf("count = %d\n",count);
			printf("This is father,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
		}
	}
	else if(vfork_t == 0)
	{
		while(1)
		{
			printf("This is child,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
			count++;
			if(count == 3)
			{
				exit(0);
			}
		}
				
	}
	return 0;
}

可见父进程显示S+(正常运行)，而子进程显示Z+(僵尸体(死)进程)

收集子进程的函数调用

收集子进程可以调用的函数有wait(),waitpid(), waitid()

waiit()

包含的头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

函数原型

pid_t wait(int *status);

参数解读

status参数:

一个整型数指针
非空:子进程退出状态放在它所指向的地址中
空:不关心退出状态

返回值

wait():如果成功，返回终止子进程的进程ID;错误，返回-1。

针对wait函数的参数做出试验

1.空：wait(NULL)

将上面函数vfork换成fork并调用wait函数，如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int fork_t = 0;
	int count = 0;

	fork_t = fork();

	if(fork_t > 0)
	{
		wait(NULL);
		while(1)		
		{	
			printf("count = %d\n",count);
			printf("This is father,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
		}
	}
	else if(fork_t == 0)
	{
		while(1)
		{
			printf("This is child,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
			count++;
			if(count == 3)
			{
				exit(0);
			}
		}
				
	}
	return 0;
}

‘

可见，在子进程运行三次后，收集子进程，轮到父进程运行，此时运行程序没有子进程，即子进程不会变成僵尸进程，而父进程正常运行

2.非空：wait(*status)

将上面函数的NULL改成定义的任意值，并通过观察该只判断子进程状态

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int fork_t = 0;
	int count = 0;
	int status = 9;

	fork_t = fork();

	if(fork_t > 0)
	{
		wait(&status);//观察子进程状态
		printf("child quit,status is %d\n",WEXITSTATUS(status));//打印子进程状态，值应为exit括号里的返回值
		while(1)		
		{	
			printf("count = %d\n",count);
			printf("This is father,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
		}
	}
	else if(fork_t == 0)
	{
		while(1)
		{
			printf("This is child,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
			count++;
			if(count == 3)
			{
				exit(3);
			}
		}
				
	}
	return 0;
}

可见，当指针为非空时，子进程的退出状态会保存在指向的地址中，即exit函数括号里的值会指向status的地址，从而打印判断子进程的状态。

waitpid()

包含的头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

函数原型

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

参数解读

pid参数：

pid的值	功能
pid<-1	等待进程组识别码为 pid 绝对值的任何子进程
pid=-1	等待任何子进程,相当于 wait()
pid=0	等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程
pid>0	等待任何子进程识别码为 pid 的子进程

status参数:

一个整型数指针
非空:子进程退出状态放在它所指向的地址中
空:不关心退出状态

options参数：

WCONTINUEL

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护展)

WNOHANG

(常用)

若由pid指定的子进程并不是立即可用的，则waitpid不阻塞，此时其返回值为0

WUNTRACED

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

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int fork_t = 0;
	int count = 0;
	int status = 9;

	fork_t = fork();

	if(fork_t > 0)
	{
		waitpid(fork_t,&status,WNOHANG);//第一个参数：父进程的返回值大于0，同时该返回值就是子进程的pid，而这里的参数就是子进程pid的值
		printf("child quit,status is %d\n",WEXITSTATUS(status));
		while(1)		
		{	
			printf("count = %d\n",count);
			printf("This is father,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
		}
	}
	else if(fork_t == 0)
	{
		while(1)
		{
			printf("This is child,pid =%d \n",getpid());
			sleep(1);
			count++;
			if(count == 3)
			{
				exit(3);
			}
		}
				
	}
	return 0;
}

调用该函数后，子进程和父进程会一起运行，即父进程不会挂起，在运行3次之后，只有父进程运行，同时子进程此时表现为僵尸进程。

孤儿进程

父进程如果不等待子进程退出，在子进程之前就结束了自己的“生命”，此时子进程叫做孤儿进程。 Linux避免系统存在过多孤儿进程，==init进程（系统初始化进程，进程ID为1）==收留孤儿进程，变成孤儿进程的父进程。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int fork_t = 0;
	int count = 0;
	int status = 9;

	fork_t = fork();

	if(fork_t > 0)
	{
		printf("This is fther pid,pid is  %d\n",getpid());//打印一次父进程的pid
	}
	else if(fork_t == 0)
	{
		while(1)
		{
			printf("This is child,pid =%d,my father is %d\n",getpid(),getppid());
			sleep(1);
			count++;
			if(count == 5)
			{
				exit(3);
			}
		}
				
	}
	return 0;
}