前言

本篇文章继续讲解多线程编程。

一、进程退出状态

进程退出状态（Exit Status）指的是进程在终止时返回给其父进程的一个整数值，用于表示进程终止的原因和状态。进程的退出状态可以分为以下几种情况：

正常终止（Normal Termination）：当一个进程按照预期的方式执行完所有任务后自愿终止，其退出状态通常为0。这表示进程成功完成了它的任务，并以正常的方式终止。

信号终止（Signal Termination）：当进程由于接收到一个信号而非正常终止时，其退出状态是由相应的信号值加上固定值128。例如，如果进程终止并接收到了SIGTERM信号（编号为15），则退出状态码为128 + 15 = 143。不同的信号有不同的编号，可以在系统的信号文档中查找具体的信号值和对应的意义。

信号暂停（Signal Stop）：当进程接收到一个暂停信号（如SIGSTOP或SIGTSTP）而暂停执行时，它将进入暂停状态，并可以通过一个继续信号（如SIGCONT）被恢复执行。暂停状态的进程不会终止，因此没有退出状态。当进程超过限制或被显式地恢复时，它可以恢复执行并返回正常终止或信号终止状态。

信号恢复（Signal Resume）：当一个进程被继续信号（如SIGCONT）从暂停状态恢复执行时，它继续从暂停的地方恢复执行，并且不会产生退出状态。进程会继续执行直到正常终止或再次接收到终止信号。

需要注意的是，进程退出状态码的具体含义可以因操作系统和程序而异。在编写程序时，可以根据需要选择适当的退出状态码来反映特定的退出原因，以便其他程序或父进程能够根据不同的状态码做出相应的处理。

总结：进程退出状态用于表示进程终止的原因和状态。正常终止表示进程成功完成任务，退出状态为0。信号终止发生于由于接收到信号导致的非正常终止，退出状态为信号值加上固定值128。信号暂停时进程暂停执行，没有退出状态。信号恢复时进程恢复执行，也没有退出状态。具体的退出状态码的含义可能因操作系统和程序而异，程序可以根据需要选择适当的退出状态码来反映退出原因。

二、进程退出状态宏的使用

WIFEXITED(status)：检查进程是否是正常终止。如果进程通过exit()或返回主函数结束，并返回一个退出状态码，则该宏将为真。

WEXITSTATUS(status)：获取进程的退出状态码。当进程通过exit()或返回主函数结束时，可以使用此宏来获取进程的退出状态码。

WIFSIGNALED(status)：检查进程是否是因为收到一个信号而终止。如果进程是由于收到一个信号而非正常终止，该宏将为真。

WTERMSIG(status)：获取终止进程的信号编号。当进程由于收到一个信号而终止时，可以使用此宏来获取终止进程的信号编号。

WIFSTOPPED(status)：检查进程是否是被暂停（停止）的状态。如果进程被一个信号暂停，该宏将为真。

WSTOPSIG(status)：获取暂停进程的信号编号。当进程被暂停时，可以使用此宏来获取暂停进程的信号编号。

这些宏可以用于父进程在处理子进程终止时获取退出状态的相关信息。通过这些宏，父进程能够根据子进程的退出状态进行不同的处理逻辑，例如判断进程是正常终止还是由于信号终止，并能获取相关的退出状态码或信号编号。

下面是一个简单的示例代码，展示了如何使用这些宏获取子进程的退出状态信息：

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

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // 子进程
        exit(42);  // 正常终止，退出状态码为42
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程
        int status;
        wait(&status);

        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("子进程正常终止，退出状态码：%d\n", WEXITSTATUS(status));
        } else if (WIFSIGNALED(status)) {
            printf("子进程因信号终止，信号编号：%d\n", WTERMSIG(status));
        }
    } else {
        // fork() 出错
        perror("fork");
        exit(1);
    }

    return 0;
}

该示例中，父进程调用wait()等待子进程的终止，并使用宏来判断终止状态，然后获取退出状态码或信号编号，并进行相应的处理。

总结：上述宏定义在 <sys/wait.h> 头文件中，用于处理进程退出状态的相关信息。这些宏包括 WIFEXITED、WEXITSTATUS、WIFSIGNALED、WTERMSIG、WIFSTOPPED 和 WSTOPSIG。它们允许父进程根据子进程的退出状态进行不同的处理，包括检查正常终止、获取退出状态码或信号编号等。

三、wait的局限性

wait 函数在处理进程终止时有一些局限性，以下是一些常见的局限性：

阻塞父进程：wait 函数会导致父进程阻塞，直到子进程终止。这意味着父进程无法同时继续执行其他任务，直到子进程退出状态可用。

只能等待直接子进程：wait 函数只能等待父进程的直接子进程，无法等待其他进程的终止。如果父进程创建了多个子进程，但只调用一次 wait 函数，它只能等待其中一个子进程终止。

孤儿进程问题：如果子进程在父进程之前终止，那么它将变成一个孤儿进程，由 init 进程接管。在这种情况下，父进程无法使用 wait 函数来获取终止状态。

无法获取实时终止状态：wait 函数无法提供关于进程实时终止的详细信息。它只能告诉父进程进程是正常终止还是由于信号终止，并提供相应的退出状态码或信号编号。

无法处理并发终止：如果多个子进程同时终止，wait 函数一次只能处理一个子进程的终止状态，无法并发处理多个终止事件。

为了克服 wait 的一些局限性，可以使用其他机制，如 waitpid 函数、信号处理函数、进程间通信机制（如管道、共享内存等）或使用更高级的进程管理库（如 libevent、libuv 等），这些机制可以提供更灵活和强大的进程管理功能。

四、waitpid函数讲解

waitpid 函数是一个用于等待子进程终止并获取其终止状态的系统调用。与 wait 函数类似，但 waitpid 允许你指定你想等待的特定子进程或一组子进程，以及一些额外的选项来调整其行为。

waitpid 函数的原型如下：

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

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

其中，pid 参数指定要等待的子进程的进程ID。可以使用以下值来指定要等待的子进程：

pid > 0：等待具有指定进程ID的子进程。
pid == 0：等待和调用 waitpid 的当前进程所属进程组ID相同的任何子进程。
pid == -1：等待任何子进程，类似于 wait 函数。
pid < -1：等待进程组ID等于 pid 绝对值的任何子进程。
status 参数是一个指向整数的指针，用于存储子进程的终止状态。可以通过一些宏进行解释，例如 WIFEXITED、WEXITSTATUS、WIFSIGNALED、WTERMSIG 等，来获得有关子进程的详细终止信息。

options 参数是一个用于控制 waitpid 行为的整数。以下是常见的选项：

WNOHANG：如果没有可用的终止子进程，立即返回而不阻塞。

WUNTRACED：除了已经终止的子进程外，也会返回因信号而停止的子进程状态。

WCONTINUED：也会返回因为接收到 SIGCONT 而恢复执行的子进程状态。

waitpid 函数的返回值是被等待子进程的进程ID。如果调用失败，返回值可能会有特定的错误代码，例如 -1 表示出错。

使用 waitpid 函数可以更精确地等待特定的子进程和控制等待时的行为。它可以帮助避免 wait 函数的一些局限性，特别是当需要非阻塞等待子进程终止或等待特定的子进程时。

五、使用fork函数创建两次孙进程解决子问题

多进程的意义就在于创建多个进程来将问题分解，并处理提高程序的运行效率，但是解决完问题后都需要将结果返回给父进程，这时父进程就需要等待子进程的结束。那么这样就可能导致父进程的无限制等待了。

解决办法：创建孙进程解决子问题

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

static void dowork(pid_t pid)
{
    printf("grand : %d\n", pid);
    sleep(150);//孙进程解决子问题
}

int main(int argc, char** argv, char** envp)
{
    pid_t pid = 0;
    int a = 1;
    int b = 0;
    int status = 0;

    printf("parent pid : %d\n", getpid());

    pid = fork();

    if(pid < 0)
    {
        printf("fork() err\n");
    }
    else if(pid == 0)
    {
        /*子进程*/
        for(int i = 0; i < 5; i++)
        {
            if((pid = fork()) == 0)
            {
                /*孙进程*/
                dowork(getpid());
                break;
            }
        }
        sleep(10);
    }   
    else
    {
        printf("wait child : %d\n", pid);
        sleep(20);
        /*父进程*/
        if((waitpid(pid, &status, 0)) == pid)
        {
            /*等待子进程结束*/
            printf("Parent is over - child: %d, status = %x\n", pid, status);
        }
    } 

    return 0;
}