linux18：进程等待
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进程等待的必要性
子进程等待的两个方法 wait 与 waitpid
1：wait方法：
wait 函数用于等待一个已启动的子进程结束。这个函数通常与 fork 函数一起使用，fork 用于创建子进程。wait 函数会挂起（父进程阻塞等待）调用它的父进程，直到有一个子进程结束或到达指定的时间限制。
头文件：
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/wait.h>
函数原型：
pid_t wait(int *status);status：输出型参数，一个指向整数的指针，如果提供一个变量，子进程的结束状态将被存储在所指向的整数变量中
子进程退出结束状态的三种情况：1：代码运行完毕，结果正确
2：代码运行完毕，结果不正确
3：异常终止
退出码 (status>>8)&0xFF 终止信息 status&0x7F
返回值：
- 成功时，
wait返回结束的子进程的进程ID。 - 如果有错误发生，返回
-1，并设置errno以指示错误类型。
例子：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/wait.h>
- #include <unistd.h>
-
- int main()
- {
- pid_t pid;
- int status;
-
- pid = fork(); // 创建子进程
-
- if (pid == -1) // 返回值是1时，说明fork() 调用失败
- {
- perror("fork");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- else if (pid == 0) // 子进程
- {
- printf("Child process, PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
- exit(EXIT_SUCCESS);
- }
- else // 父进程
- {
- printf("Parent process, PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
- pid = wait(&status); // 挂起直到子进程结束
- if (pid == -1) // 返回值是1时，说明wait() 调用失败
- {
- perror("wait");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- if (WIFEXITED(status)) // 最后查看检查子进程的结束状态
- {
- printf("Child process exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
- }
- }
-
- return 0;
- }
这个例子中，父进程使用 fork 创建了一个子进程。
子进程打印出它的进程ID和父进程ID，然后退出。
父进程则调用 wait 函数并传入一个指向整数的指针，这个整数将存储子进程的结束状态。
因为有wait方法存在，一旦子进程结束，父进程将继续执行，并检查子进程的结束状态。
2：waitpid方法：
与 wait 函数不同，waitpid 允许父进程指定要等待的子进程的进程标识符（PID），这提供了更细粒度的控制。
waitpid 对于处理多个子进程的情况特别有用，因为它允许父进程等待特定的子进程或一组子进程。
头文件与wait文件相同：
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/wait.h>
函数原型：
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);pid_t pid：指定要等待的子进程的 PID。- 如果
pid> 0，waitpid等待特定的pid子进程。 - 如果
pid== -1，waitpid等待任何子进程，类似于wait函数。 - 如果
pid< -1，waitpid等待进程组 ID（PGID）等于pid绝对值的任何子进程。 -
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
int *status：一个指向整数的指针，如果提供一个变量，结束状态将被存储在所指向的整数变量中-
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）
- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
int options：指定waitpid调用的行为的选项，-
WNOHANG（非阻塞轮询，使等待非阻塞）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 。 -
WUNTRACED（除了已结束的子进程，还报告已停止的子进程）。 -
0 表示默认选项
-
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
返回值与wait一样：
- 成功时，
wait返回结束的子进程的进程ID。 - 如果有错误发生，返回
-1，并设置errno以指示错误类型。
例子：
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/wait.h>
- #include <unistd.h>
-
- int main()
- {
- pid_t pid, wpid;
- int status;
-
- // 创建子进程
- pid = fork();
- if (pid == -1)
- {
- perror("fork");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
-
- if (pid == 0) // 子进程
- {
- printf("Child process, PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
- sleep(5);
- printf("Child process terminating\n");
- exit(EXIT_SUCCESS);
- }
-
- // waitpid方法，父进程等待特定的子进程结束
- wpid = waitpid(pid, &status, 0);
- if (wpid == -1)
- {
- perror("waitpid");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
-
- printf("Child process exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
-
- return 0;
- }
在这个示例中，父进程创建了一个子进程，
一旦sleep（5）；5s过后，子进程结束，waitpid 返回子进程的 PID，父进程可以检查子进程的退出状态。
阻塞轮询例子
- #include <stdio.h>
- #include <unistd.h>
- #include <sys/wait.h>
- #include <stdlib.h>
-
- int main()
- {
- pid_t pid;
- int status;
-
- pid = fork(); // 创建子进程
- if (pid < 0) // fork 出错
- {
- perror("fork failed");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- else if (pid == 0) // 子进程
- {
- printf("Child process, PID: %d\n", getpid());
- sleep(5);
- exit(0);
- }
- else // 父进程
- {
- while (1)
- {
- pid_t ret = waitpid(pid, &status, WNOHANG); // 非阻塞等待
- if (ret == 0) // 子进程未结束，继续轮询
- {
- printf("Child process is still running.\n");
- sleep(1); // 等待1秒后再次检查
- }
- else if (ret == pid) // 子进程已结束
- {
- if (WIFEXITED(status))
- {
- printf("Child process exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status)); //提取子进程退出码
- }
- else if (WIFSIGNALED(status))
- {
- printf("Child process terminated by signal %d\n", WTERMSIG(status)); //终止子进程信号
- }
- break;
- }
- else // waitpid 出错
- {
- perror("waitpid failed");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- }
- }
-
- return 0;
- }
多个进程等待
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/wait.h>
- #include <unistd.h>
-
-
- //0--5s 子进程运行，父进程运行
- //5--15s 子进程回收，父进程运行
-
- int main()
- {
- pid_t child_pid;
- int status;
- int i;
-
- for (i = 0; i < 5; ++i) // 创建5个子进程
- {
- child_pid = fork();
- if (child_pid == -1) // fork() 调用失败
- {
- perror("fork");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
-
- if (child_pid == 0) // 这是子进程,每个子进程运行5s
- {
- int n = 5;
- while (n--)
- {
- printf("Child process, PID: %d, PPID: %d\n", getpid(), getppid());
- sleep(1);
- }
- exit(EXIT_SUCCESS);
- }
- }
-
- for (i = 0; i < 5; ++i)
- {
- if (wait(&status) == -1) //循环5次wait来等待创建的5个子进程
- {
- perror("wait");
- exit(EXIT_FAILURE);
- }
- // 检查子进程的结束状态
- if (WIFEXITED(status))
- {
- printf("Child process exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
- }
- }
- sleep(10); //父进程等待10s
- return 0;
- }
我们首先通过一个 for 循环调用 fork() 五次，创建五个子进程。
每个子进程都会打印出自己的 PID 和 PPID，然后调用 sleep(1) 以模拟执行任务，接着通过 exit() 函数正常退出。
父进程在创建了所有子进程之后，会进入另一个 for 循环，使用 wait() 函数等待每个子进程结束。
wait() 会挂起父进程，直到有一个子进程结束。一旦有子进程结束，wait() 返回，父进程会检查子进程的结束状态，如果子进程是正常结束的，会打印出子进程的退出状态码。
