【 linux 】理解进程状态

1.僵尸进程与孤儿进程

[1.1 孤儿进程](#1.1 孤儿进程)

[1.2 僵尸进程（Z）](#1.2 僵尸进程（Z）)

2.进程状态

3.进程退出与进程等待

[3.1 进程退出](#3.1 进程退出)

[3.2 进程等待](#3.2 进程等待)

[3.2.1 wait和waitpid对比](#3.2.1 wait和waitpid对比)

[3.3 WEXITSTATUS 和 WIFEXITED](#3.3 WEXITSTATUS 和 WIFEXITED)

1.僵尸进程与孤儿进程

1.1 孤儿进程

父进程结束了子进程还没有结束就成为了孤儿进程，linux系统所有孤儿进程会被init进程（进程号为1）自动领养，当孤儿进程执行结束时，init进程会进行回收，孤儿进程依然占据着cpu和内存。

孤儿进程示例

1.2 僵尸进程（Z）

僵尸进程是指子进程已经结束了，但是父进程没有回收子进程。子进程此时不会占据cpu资源和内存，但会占据进程号，系统的进程号是有限的，如果一直占用不回收进程号就不够用了。父进程调用wait/waitpid来回收子进程，如果父进程结束了或者被杀死了，那僵尸进程会变成孤儿进程被系统回收。

僵尸进程示例

可以输入这串命令观察进程状态：

while : ;do ps ajx | head -1&& ps ajx | grep zonbine |grep -v grep ;sleep 1 ;done

2.进程状态

常见的进程状态有运行，阻塞，暂停。

运行状态用R表示，代表程序正在运行或者在队列中等待被调度

阻塞状态分为D（可中断睡眠）和S（不可中断睡眠） S 通常为等待输入信号，可以是键盘或者调用了sleep函数。按下ctrl c或者kill进程就会立刻响应 D不能被任何信号打断，为了数据保护，大文件拷贝，数据库拷入磁盘等场景。

暂停态分为T和t T为ctrl z主动挂起 t是由调试器（gdb）触发

每一个进程都有一个PCB（进程控制块），PCB是进程存在的唯一标志。具体为一个task_struct的结构体。操作系统为了管理进程，先描述在组织。组织形式就是用红黑树，哈希，链表。一个CPU有一个调度队列，代码和数据是和进程PCB分开的，当进程执行时代码数据会从磁盘加载到内存。

抽象如下

设备也有一个设备队列，结构和调度队列类似，当进程处于阻塞状态时，就会将进程的PCB和等待响应的设备以指针的形式连接，对进程的操作本质上就是对链表的增删改查。

抽象如下

3.进程退出与进程等待

3.1 进程退出

进程结束都会有退出码 ，运行完结果正确退出码为0，运行完结果错误退出码非0，异常退出（退出码无意义）每个进程的PCB都会有退出码的信息，并把退出码返回给父进程，父进程通过wait来获得子进程的退出信息。一共有140个退出信息，可以通过steerror函数查看，echo $? 会打印最近一个进程退出时的退出码

cs 复制代码

0: Success
1: Operation not permitted
2: No such file or directory
3: No such process
9: Bad file descriptor
13: Permission denied
110: Connection timed out
...

3.2 进程等待

父进程可以通过fork创建子进程，每个进程都有自己的pid，可以通过getpid和getppid查看。

fork返回值为0代表子进程，返回值大于0（子进程pid）代表父进程。父子进程是按照时间片交替执行的。如果想让子进程执行完再去执行父进程叫做进程等待，是通过wait系统调用实现的，此时父进程就变成阻塞状态

cs 复制代码

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

第二个参数会存储子进程的退出码，低7个比特位全0，如果非0代表退出码无意义

如果不想让父进程一直处于阻塞状态第三个参数可以设为WNOHANG，通常搭配循环来完成。返回值大于0，等待结束；等于0，调用结束但子进程没有退出；小于0，等待失败。父进程需要在一个循环里反复调用来检查状态

cs 复制代码

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

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        printf("子进程(PID: %d)启动，运行3秒...\n", getpid());
        sleep(3); 
        printf("子进程工作完成，准备退出。\n");
        exit(42); 
    } else {
        int status;
        printf("父进程开始非阻塞轮询等待子进程...\n"); 
        while (1) 
       {
           pid_t ret = waitpid(pid, &status, WNOHANG);
            
            if (ret > 0) {
                printf("父进程成功回收子进程(PID: %d)，退出码为: %d\n", 
                       ret, WEXITSTATUS(status));
                break; 
            } else if (ret == 0) {
                printf("子进程还没结束，父进程先去处理点其他任务...\n");
                sleep(1);
            } else{
                perror("waitpid error");
                break;
            }
        }
        printf("父进程所有任务处理完毕，退出。\n");
    }
    return 0;
}

3.2.1 wait和waitpid对比

wait是c语言封装的函数，底层调用的就是waitpid 。wait只需要传一个参数，其余参数都有默认值，函数原型为 pid_t wait(int *wstatus);传入NULL表示父进程不关心子进程怎么退出的，只是单纯的阻塞等待，把子资源回收，传&status搭配 WEXITSTATUS 和 WIFEXITED获取退出信息。wait只能等待任意一个子进程，不能像waitpid那样通过第一个参数pid指定等待的子进程。

3.3 WEXITSTATUS 和 WIFEXITED

这是两个宏，通常在一起组合使用来判断进程的退出情况。如果WIFEXITED为真，代表子进程正常退出，WEXITSTATUS打印退出进程的退出码

cs 复制代码

if (WIFEXITED(status)) {
    printf("正常退出，退出码: %d\n", WEXITSTATUS(status));
}

status是waitpid函数的第二个参数，使用WEXITSTATUS查看退出码就不需要右移8位了