Linux进程控制之wait类函数

我们已经知道，fork出来的子进程和父进程谁先运行是随机的，那我们如果控制呢？可以使用wait类函数。

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *stat_loc, int options);

若成功则返回进程pid，0，若出错返回-1

进程调用上面的两个函数可能会：

如果其所有子进程都还在运行，则阻塞。
如果有一个子进程已经终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回。
如果它没有任何子进程，则立即出错返回。

两个函数的区别如下：

在一个子进程终止前，wait会使其调用者阻塞，而waitpid有一个选项，可使调用者不阻塞。
waitpid并不等待在其调用后的第一个终止子进程，它有若干个选项，可以控制它所等待的进程。

如果一个子进程已经终止，并且是一个僵尸进程（zombie：一个已经终止，但是其父进程尚未对其进行善后处理的进程），则wait立即返回并获取该子进程的状态，否则wait使其调用者阻塞直到一个子进程终止。如果调用者阻塞而且它有多个子进程，则在其任一个子进程终止时，wait就立即返回。因为wait返回终止子进程的PID，所以它总能了解到是哪个子进程终止了。

这两个函数的参数stat_loc是一个整形指针。如果不关心终止状态，则可以将该参数设置为NULL。如果stat_loc不是NULL，则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内。那我们如果根据这个整形状态字获取进程的退出状态呢？POSIX.1在<sys/wait.h>中提供了几个互斥的宏来查看：

WIFEXITED(stat_loc)：若为正常终止子进程返回的状态，则为真。对于这种情况可以执行WEXITSTATUS(stat_loc)，取子进程传给exit/_exit/_Exit的低八位。
WIFSIGNALED(stat_loc)：若为异常终止子进程返回的状态，则为真（接到一个不捕捉的信号），对于这种情况，可使用WTERMSIG(stat_loc)获取子进程终止的信号编号。另外，有些实现定义宏WCOREDUMP(stat_loc)，若已产生core文件，则返回真。
WIFSTOPPED(stat_loc)：若为当前暂停子进程返回的状态，则为真。对于这种情况，可使用WSTOPSIG(stat_loc)获取使子进程暂停的信号编号。
WIFCONTINUED(stat_loc)：若在作业控制暂停后已经继续的子进程返回了状态，则为真。

可以看到，wait无法控制等待哪一子进程，但是waitpid却可以等待某一个特定的子进程。对于waitpid里面的pid参数有如下解释：

pid == -1：等待任一子进程，此时和wait等效。
pid >= 0：等待进程ID与pid相等的子进程。这是我们最常使用的情况。
pid == 0：等待其组ID等于调用进程组ID的任一子进程。
pid <= -1 ：等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。

waitpid里面的options参数使我们可以更进一步的控制waitpid的操作。此参数可以为0，或者是下面的三个常量按位或的结果：

WCNTINUED：若实现支持作业控制，那么由pid指定的任一子进程在暂停后已经继续，但其状态尚未报告，则返回其状态(POSIX.1的XSI扩展)。
WNOHANG：若由pid指定的子进程并不是立即可用的，则waitpid不阻塞，此时其返回值为0.
WUNTRACED：若某实现支持作业控制，而由pid指定的任一子进程已处于暂停状态，并且其状态自暂停以来还未报告过，则返回其状态WIFSTOPPED宏确定返回值是否对应于一个暂停子进程。

除了wait和waitpid外，还有一些不太常用的扩展函数：

int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

pid_t wait3(int *status, int options, struct rusage *rusage);
pid_t wait4(pid_t pid, int *status, int options, struct rusage *rusage);

这些函数这里就不介绍了，有兴趣的可以查看man文档。

最后我们看个例子：

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

void pr_exit(int status)
{
    if (WIFEXITED(status))
        printf ( "normal termination, exit status = %dn", WEXITSTATUS(status) );
    else if (WIFSIGNALED(status))
        printf ( "abnormal termination, signal number = %d(%s)n", WTERMSIG(status),strsignal(WTERMSIG(status)));
    else if (WIFSTOPPED(status))
        printf ( "child stopped, signal number = %d(%s)n", WSTOPSIG(status), strsignal(WSTOPSIG(status)) );
}

int main(void)
{
    pid_t       pid;
    int         status;

    if ((pid = fork()) < 0)
        exit(1);
    else if (pid == 0)
        exit(7);            /* child */

    if (wait(&status) != pid)
    {
        printf ( "wait errorn" );
        exit(2);
    }
    pr_exit(status);

    if ((pid = fork()) < 0)
        exit(3);
    else if (pid == 0)
        abort();        /* generate SIGABRT */

    if (wait(&status) != pid)
    {
        printf ( "wait errorn" );
        exit(2);
    }
    pr_exit(status);

    if ((pid = fork()) < 0)
        exit(4);
    else if (pid == 0)
        status /= 0;    /* generate SIGFPE */

    if (wait(&status) != pid)
    {
        printf ( "wait errorn" );
        exit(2);
    }
    pr_exit(status);

    exit(0);
}

程序执行结果：

allan@NYC:~/test$ ./wait_test1 
normal termination, exit status = 7
abnormal termination, signal number = 6(Aborted)
abnormal termination, signal number = 8(Floating point exception)

Linux进程控制之wait类函数

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