文章目录
- 前言
- 进程回收
- [wait 函数](#wait 函数)
- [进程回收 相关的宏函数介绍](#进程回收 相关的宏函数介绍)
- [waitpid 函数](#waitpid 函数)
- [waitpid 多进程回收 案例](#waitpid 多进程回收 案例)
前言
本文介绍 进程回收 的概念、相关宏函数、wait 函数 以及 waitpid 函数的使用方式。
进程回收
一个进程终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的 PCB 还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终止则保存着退出状态，如果是异常终止则保存着导致该进程终止的信号是哪个。这个进程的父进程可以调用 wait 或者 waitpid 获取这些信息，然后彻底清除掉这个进程，这就被称为 进程回收。
wait 函数
wait 函数： 回收子进程残留的资源， 阻塞回收任意一个子进程，如果有多个子进程，哪个子进程先结束就回收哪个。
pid_t wait (int *status)
或者
pid_t wait(NULL)
参数：
（status 是传出参数） 保存进程的状态。
传入 NULL 表示父进程不关心子进程结束原因
返回值：
成功： 回收的进程的 pid
失败： -1， errno
函数作用1： 阻塞等待子进程退出(子进程不结束就死等，一直等到子进程结束后收尸)
函数作用2： 回收子进程残留资源(清理子进程残留在内核的 pcb 资源)
函数作用3： 得到子进程结束状态。(这个 status 的值还需搭配宏函数使用，才能得到进程退出的原因）NULL 作为参数没啥好说的，我们重点说说 status 这个参数。
前面说了，status 是一个传出参数，所谓传出参数，也就是说 wait 函数会在函数内部为 status 赋值，status 里保留的就是进程状态。我们单看这个 status 的值是没有意义的，这个值需要作为参数传入到宏函数里面，宏函数会根据传进来的 status 参数分析出进程结束的原因，所以 status 参数是给宏函数使用的。
进程回收 相关的宏函数介绍
宏函数是分析进程结束原因的，常用的宏函数有以下两类，需要头文件 #include <sys/wait.h>：
-
WIFEXITED(status) 为真，表示子进程正常终止 --》调用 WEXITSTATUS(status) --》 得到 子进程 退出值。这个进程退出只也就是进程结束的原因。
-
WIFSIGNALED(status) 为真，表示子进程异常终止 --》调用 WTERMSIG(status) --》 得到 导致子进程异常终止的信号编号。
代码演示1：回收子进程，无需查明死亡原因
c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
/*
* 代码实现思路：
* 创建子进程，让子进程sleep(10)，
* 父进程调用 wait 函数，获取 wait 的返回值，根据返回值判断是否回收成功
*
*/
int main() {
int pid, wret;
pid = fork();
if(pid == 0) {
printf("我是子进程 id: %d ，我正在 sleep...\n", getpid());
sleep(10);
printf("我是子进程 id: %d , 我先挂了\n", getpid());
} else if(pid > 0) {
printf("我是父进程, id: %d \n", getpid());
wret = wait(NULL); // 传入 NULL 表示不关心子进程死亡原因，也可以传入 &status ，但不会被用到
if(wret == -1) {
perror("子进程回收失败");
}
printf("成功回收子进程 %d\n", wret);
}
return 0;
}
通过以上输出，可以看到 wait 是阻塞的，父进程一直等到 wait 返回后才输出"成功回收子进程 xxx".
代码演示2：回收子进程，并查明进程结束原因
c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
/*
* 代码实现思路：
* 创建子进程，让子进程sleep(12)，
* 父进程调用 wait(&status) ，获取 wait 的返回值，根据返回值判断是否回收成功，
* 再根据 status + 宏函数 的返回值，得出子进程结束的原因
*
*/
int main() {
int pid, wret, status;
pid = fork();
if(pid == 0) {
printf("我是子进程 id: %d ，我正在 sleep...\n", getpid());
sleep(12);
printf("我是子进程 id: %d , 我先挂了\n", getpid());
return 153;
} else if(pid > 0) {
printf("我是父进程, id: %d \n", getpid());
wret = wait(&status);
if(wret == -1) {
perror("子进程回收失败");
exit(-1);
}
// 结合 status 和 宏函数 查明进程结束原因
if(WIFEXITED(status)) {
printf("子进程正常结束，退出值：%d\n", WEXITSTATUS(status));
} else if (WIFSIGNALED(status)) {
printf("子进程异常结束，退出值：%d\n", WTERMSIG(status));
}
printf("我是父进程 %d，我已成功回收子进程 %d，并查明了结束原因。\n", getpid(), wret);
}
return 0;
}
以上结果很容易看出：
第一次执行后，子进程正常结束，退出码是153，153也就是子进程的结束原因。
第二次执行后，子进程被 kill -9 杀死，返回的是信号 9，这个信号 9 就是子进程的结束原因。
还有一点要说明的是 return 153，经过测试，这个返回值默认是0。
返回值的范围只能指定 0 - 255。
waitpid 函数
上面分析过 wait 函数，缺点很明显：
- 父进程阻塞回收子进程。
- 只能随机回收一个进程。
那么 waitpid 就是增强版了，waitpid 函数能以非阻塞的方式回收指定的任一子进程。
需要注意，wait 或是 waitpid，一次都只能回收一个进程。
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)
参数：
pid：
> 0: (传入进程 id) 指定回收某一个子进程
-1：任意子进程，传入 -1 表示随便回收当前进程的一个子进程，谁先结束回收谁
0：回收当前进程组中的所有子进程。
status：（传出参数）被回收进程的状态，如果是 NULL，表示不关心子进程退出的原因。
options：WNOHANG 指定回收方式为，非阻塞。
如果使用 WNOHANG 选项并且没有已结束的子进程，waitpid() 将立即返回0，不会等待。
如果有子进程已经终止，waitpid() 将返回该子进程的进程 ID。
返回值：
> 0 : 表示成功回收的子进程 pid
0 : 函数调用时， 如果参3 是WNOHANG， 并且没有子进程结束，则返回0，回收不成功。
-1: 失败。errno代码演示1：使用 waitpid 以非阻塞的方式回收进程
c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
/*
* 所谓非阻塞，就是父进程调用 waitpid 后，继续执行后续语句，不必等到子进程结束。
*
* 那么实现思路是这样的：
* 创建子进程
* 父进程调用 waitpid() ，获取 waitpid 的返回值，根据返回值判断是否回收成功，
*
* 需要注意的是：fork 后，父子进程的执行顺序是随机的，父进程可能在子进程之前结束，所以要在父进程中sleep，等子进程先结束。
*/
int main() {
int pid, wret;
pid = fork();
if(pid == 0) {
printf("我是子进程 id: %d , 我先走一步\n", getpid());
return 101;
} else if(pid > 0) {
// 防止父进程先于子进程结束导致回收失败，因为 waitpid 是非阻塞的
sleep(2);
// 该案例只是演示进程回收方式，不关系子进程结束原因，所以传入NULL
wret = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);
printf("我是父进程, id: %d，我已经执行 waitpid() \n", getpid());
printf("我是父进程，id: %d ，我非阻塞地继续执行后续语句...\n", getpid());
if(wret == -1) {
perror("子进程回收失败");
exit(-1);
} else if(wret == 0) { // 如果没在父进程中sleep，可能进入这个分支
perror("回收失败，没有子进程结束。");
exit(-1);
}
if(wret > 0) {
printf("我是父进程 %d，我已成功回收子进程 %d \n", getpid(), wret);
}
}
return 0;
}
waitpid 多进程回收 案例
前面已经把 waitpid 基本用法讲了，是基于单个子进程讲解的。
这里再把回收多进程的场景讲一下。
代码演示1：使用waitpid回收多个子进程
c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
/*
* 需求：使用 waitpid 回收指定的子进程
*
* 实现思路：
* 先创建多个子进程 (循环创建)
* 循环调用 waitpid(-1, NULL, WNOHANG) ，根据 waitpid() 返回值判断是否回收成功
*/
int main() {
int pid, wret, i;
for(i=0; i<3; i++) {
pid = fork();
if(pid == 0) {
printf("[诞生] 第 %d 个子进程 id: %d\n", i, getpid());
break; // 这里让子进程跳出循环，防止子进程创建自己的子进程
}
}
if(pid > 0) {
// 防止父进程先于子进程结束导致回收失败，因为 waitpid 是非阻塞的
sleep(2);
while((wret = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) != -1) {
if (wret == 0){
perror("回收失败，没有子进程结束.");
exit(-1);
}
printf("子进程 %d 回收成功.\n", wret);
}
printf("所有子进程已回收完毕。\n");
}
return 0;
};
因为子进程结束的顺序是不同的，所以回收的顺序也是不同的。