Linux中wait()函数

编程过程中，有时需要让一个进程等待另一个进程，最常见的是父进程等待自己的子进程，或者父进程回收自己的子进程资源包括僵尸进程。这里简单介绍一下系统调用函数：wait()

函数原型是
 
#include <sys/types.h>
 
#include <wait.h>
 
int wait(int *status)

函数功能是：父进程一旦调用了wait就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

注：

　　当父进程忘了用wait()函数等待已终止的子进程时,子进程就会进入一种无父进程的状态,此时子进程就是僵尸进程.

　　wait()要与fork()配套出现,如果在使用fork()之前调用wait(),wait()的返回值则为-1,正常情况下wait()的返回值为子进程的PID.

　　如果先终止父进程,子进程将继续正常进行，只是它将由init进程(PID 1)继承,当子进程终止时,init进程捕获这个状态.

　　参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就像下面这样：

pid = wait(NULL);

如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID，如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。

如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的，以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中，所以用常规的方法读取会非常麻烦，人们就设计了一套专门的宏（macro）来完成这项工作，下面我们来学习一下其中最常用的两个：

1，WIFEXITED(status) 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的，如果是，它会返回一个非零值。（请注意，虽然名字一样，这里的参数status并不同于wait唯一的参数–指向整数的指针status，而是那个指针所指向的整数，切记不要搞混了。）

2， WEXITSTATUS(status) 当WIFEXITED返回非零值时，我们可以用这个宏来提取子进程的返回值，如果子进程调用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status) 就会返回5；如果子进程调用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意，如果进程不是正常退出的，也就是说， WIFEXITED返回0，这个值就毫无意义。
代码示例：wait.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 #include <wait.h>
 #include <errno.h>
 #include <stdlib.h>
 /***********************************************************
     功能说明：进程等待wait()方法的应用
     author: linux.sir@qq.com
 
 ***********************************************************/
 void waitprocess();
 
 
 int main(int argc, char * argv[])
 {
   waitprocess();
   
 }
 
 void waitprocess()
 {
 
   int count = 0;
 
   pid_t pid = fork();
   int status = -1;
   printf("the pid is %d \n",pid);

   if(pid<0)
   {
     printf("fork error for %m\n",errno );
   }else if(pid>0)
   {
     printf("this is parent ,pid = %d\n",getpid() );
     wait(&status);//父进程执行到此，马上阻塞自己，直到有子进程结束。当发现有子进程结束时，就会回收它的资源。
     
   }else
   {
     printf("this is child , pid = %d , ppid = %d\n",getpid(),getppid() );
     int i;
     
     for (i = 0; i < 10; i++) {
	printf("the current pid is %d\n",getpid());

       count++;
       sleep(1);
       
       printf("count = %d\n", count)  ;
       
     }
 
     exit(5);
   }
   printf("child exit status is %d\n", WEXITSTATUS(status));//status是按位存储的状态信息，需要调用相应的宏来还原一下
   printf("end of program from pid = %d\n",getpid() );
   
 }

（1） pid_t pid = fork();创建一个新的进程，fork函数有两个返回值，父进程返回值是子进程的pid，子进程如果创建成功返回0,失败则返回-1。此时，子进程拷贝父进程的资源（包括程序），将会进入最后一个else语句中，子进程当遇到exit(5)时，子进程将结束执行。父进程得以继续执行。此时父进程收集到子进程的信息后，由阻塞状态进入执行状态，将执行 printf("child exit status is %d\n", WEXITSTATUS(status));//status是按位存储的状态信息，需要调用相应的宏来还原一下
printf("end of program from pid = %d\n",getpid() ); 这两条语句
（2）wait(&status);//父进程执行到此，马上阻塞自己，直到有子进程结束。当发现有子进程结束时，就会回收它的资源。运行结果如下：

waitpid系统调用在Linux函数库中的原型是：

#include <sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义 */

#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)

从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。下面我们就来详细介绍一下这两个参数：

pid：

从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。

（1） pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
（2） pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
（3） pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
（4） pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。
options：

options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用，比如：

ret = waitpid(-1, NULL, WNOHANG | WUNTRACED);

如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：

ret = waitpid(-1, NULL, 0);

如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。

而WUNTRACED参数，由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，这里就不多费笔墨了，有兴趣的读者可以自行查阅相关材料。

看到这里，聪明的读者可能已经看出端倪了：wait不就是经过包装的waitpid吗？没错，察看<内核源码目录>/include/unistd.h文件349-352行就会发现以下程序段：

static inline pid_t wait(int * wait_stat)

{

return waitpid(-1,wait_stat,0);

}

返回值和错误

waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有3种情况：

1、当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；

2、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；

3、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pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；

/* waitpid.c */
 
 
#include <sys/types.h>
 
#include <sys/wait.h>
 #include<stdlib.h>
#include <unistd.h>
 #include<stdio.h>
int main()
 
{
 
        pid_t pc, pr;
 
        pc=fork();
 
        if(pc<0) /* 如果fork出错 */
        {
 
           printf("Error occured on forking.\n");
        }
 
        else if(pc==0) /* 如果是子进程 */
        {
           sleep(10); /* 睡眠10秒 */
 
           exit(0);
        }
 
        /* 如果是父进程 */
 
       do{
 
           pr=waitpid(pc, NULL, WNOHANG); /* 使用了WNOHANG参数，waitpid不会在这里等待 */
 
           if(pr==0) /* 如果没有收集到子进程 */
            {
 
              printf("No child exited\n");
 
              sleep(1);
 
            }
 
          }while(pr == 0); /* 没有收集到子进程，就回去继续尝试 */
 
        if(pr == pc)
          {
            printf("successfully get child %d\n", pr);
          }
        else
 
            printf("some error occured/n");
 
}

因为这只是一个例子程序，不便写得太复杂，所以我们就让父进程和子进程分别睡眠了10秒钟和1秒钟，代表它们分别作了10秒钟和1秒钟的工作。父子进程都有工作要做，父进程利用工作的简短间歇察看子进程的是否退出，如退出就收集它。父进程每工作1秒查看一下子进程是否退出，但是子进程需要工作10秒才退出，所以，父进程由10次没有收集到子进程。运行结果如下所示：