wait和waitpid

在Linux中，wait 和 waitpid 是用于进程控制的系统调用，它们主要用来让父进程等待子进程的终止，并获取子进程的退出状态。下面详细介绍它们的用法和区别。

1. `wait()` 函数

wait() 会阻塞调用进程，直到一个子进程终止。它的典型用法如下：

函数原型

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

pid_t wait(int *status);

参数：
- status: 这是一个指向整数的指针，用来存储子进程的退出状态。如果不关心退出状态，可以传递 NULL。
返回值：
- 成功时，返回终止的子进程的 PID。
- 失败时，返回 -1 并设置 errno。

用法

int status;
pid_t pid = wait(&status);

if (pid == -1) {
    perror("wait");
} else {
    if (WIFEXITED(status)) {
        printf("Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
}

关键宏函数

status 是由子进程退出状态生成的，可以通过以下宏来检查子进程的退出原因：

WIFEXITED(status): 子进程是否正常退出。
WEXITSTATUS(status): 获取子进程的退出状态（当 WIFEXITED(status) 为真时使用）。
WIFSIGNALED(status): 子进程是否因为信号终止。
WTERMSIG(status): 获取导致子进程终止的信号。
WIFSTOPPED(status): 子进程是否处于暂停状态。
WSTOPSIG(status): 获取导致子进程暂停的信号。

特点

wait() 只会等待任意一个终止的子进程，并返回其 PID。
如果有多个子进程，wait() 可能随机返回任意一个已终止的子进程，而不确定是哪一个。
wait() 在没有子进程时返回 -1 并设置 errno 为 ECHILD。

2. `waitpid()` 函数

waitpid() 提供了更强的灵活性，可以指定等待特定的子进程，也可以选择非阻塞模式。

函数原型

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

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

参数：
- pid: 指定要等待的子进程的 PID，具体值可以为以下几种：
  - -1: 等待任意一个子进程（等价于 wait() 的行为）。
  - > 0: 等待特定的子进程，PID 为 pid 的子进程。
  - 0: 等待与调用进程在同一个进程组中的任意子进程。
  - < -1: 等待进程组 ID 为 |pid| 的任意子进程。
- status: 和 wait() 类似，用来存储子进程的状态信息。
- options: 控制行为的选项，常见的取值有：
  - 0: 阻塞等待，直到子进程终止。
  - WNOHANG: 非阻塞模式，如果没有子进程终止，waitpid() 返回 0。
  - WUNTRACED: 还可以返回停止的子进程（收到 SIGSTOP、SIGTSTP 等信号）。
返回值：
- 成功时，返回子进程的 PID。
- 如果使用 WNOHANG 且没有终止的子进程，返回 0。
- 失败时，返回 -1 并设置 errno。

用法

int status;
pid_t pid = waitpid(-1, &status, 0); // 等待任意子进程

if (pid == -1) {
    perror("waitpid");
} else if (pid == 0) {
    // 当使用 WNOHANG 时，可以处理没有子进程退出的情况
    printf("No child has exited yet.\n");
} else {
    if (WIFEXITED(status)) {
        printf("Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
}

特点

waitpid() 比 wait() 更灵活，可以指定等待特定的子进程。
可以使用 WNOHANG 选项来避免阻塞。
waitpid() 支持等待子进程暂停的状态。

3. `wait()` 和 `waitpid()` 的区别

功能	wait()	waitpid()
等待特定子进程	不可以	可以（通过 `pid` 参数）
阻塞/非阻塞模式	只能阻塞	支持非阻塞（通过 `WNOHANG` 选项）
等待任意子进程	可以（默认行为）	可以（通过 `pid = -1`）
支持停止的子进程	不支持	支持（通过 `WUNTRACED`）
等待同一进程组中的进程	不支持	可以（通过 `pid = 0` 或 `pid = -<pgid>`）

4. 总结

wait() 用于简单的父子进程同步，父进程等待任意一个子进程的退出。
waitpid() 提供更多控制，可以指定等待特定的子进程，并支持非阻塞模式和等待停止的子进程。
它们主要用于进程管理和控制，是系统编程中非常重要的工具

1：是什么

2：为什么也就是必要性

之前说过，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

wait回收僵尸进程（父进程等待是必须的）（wait成功返回的是回收子进程的PI，失败返回-1）

运行后子进程的状态是S+，然后5秒后就会变成Z+（僵尸状态），然后再过5秒，父进程就会用wait给回收掉（wait是只能等待任意一个子进程）

变成Z

回收了

如果有多个子进程呢，wait等待哪一个呢

首先创建多个子进程，此代码的意思是，父进程进入for循环后，经过fork创建了一个子进程进入了RunChild，然后执行完RunChild后，exit（0），就退出子进程了，然后父进程再次进入循环，再次创建一个子进。。。。。。以此类推

一个wait等待任意一个，10个子进程要用循环了，wait回收僵尸进程（父进程等待是必须的，意思是需要等子进程结束后父进程再进行回收）（wait返回的是回收子进程的PID）

如果子进程一直不死，父进程就会一直等待也不返回，只要你退出了我才返回，这叫做阻塞等待

waitpid（可以保证最后结束的一定是父进程）

waitpid的单个进程总代码

这个waitpid（代码例子是单个子进程的）与wait（单个的进程用法一样）

status的使用，waitpid的第一个参数是自己的子进程，不能等待别人的子进程

子进程，一共有几种退出的场景

而不用全局变量，先在子进程改完，再从父进程中拿到，这是不可以的，因为进程具有独立性，所以要用wait等系统调用

查看子进程错误信息码，和exit返回的值退出信号（signal）

另一种写法（这里的进程出异常是子进程出异常了，wait failed是父进程调取出异常了）

代码例子是多个子进程的waitpid用法，从父进程中获取exit(i)中多个i的值

-1的情况总代码（没写）

非阻塞轮询（总代码没写）

这个第三个参数为0时就是默认是阻塞方式

举个例子：小张是操作系统，我是用户，我约着小张去学习，小张让我等他，我打电话催他就是系统调用的过程，打电话的本质就是问小张好了没，本质就是检查状态，小张说他好了或者没好，或者说还得等一会，这叫检查不成功，然后我把电话挂掉，这叫做系统调用立马返回，在这个过程中，我在不断不断的打电话询问，然后直接返回结果，立马挂断，叫做非阻塞，基于非阻塞然后一直给小张打电话（打电话不会被卡住），问他好了没有，这个过程就叫做轮询，所以非阻塞+循环就叫做非阻塞轮询。

然后第二天又约小张，因为有上次的教训，我就告诉小张，你不要挂电话，等你好的时候再说你好了，再挂电话，然后我一直抱着电话听他状态，这种就叫做纯阻塞式调用。（最常用够简单，父进程什么都做不了只能等待）

接着第三天，又约他，变聪明了，一边打电话催，催完了，再自己玩自己的，在等他的过程中，也在做自己的事情，这就是非阻塞轮询+做自己的事情（这样就可以让父进程即在等待，又可以做自己的事情）

三种返回值结果：