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Linux 进程终止进程等待

article 2024/12/25 2:13:04

进程终止

退出码

错误码

代码异常终止(信号详解)

exit

_exit

进程等待

概念

等待的原因

wait

函数原型

参数

返回值

监控脚本

waitpid

概念

函数原型

参数

返回值

WIFEXITED(status)

WEXITSTATUS(status)

问题

为什么不用全局变量获得子进程的退出信息？

父进程如何得知子进程的退出信息？

模拟非阻塞等待轮询逻辑

重点

进程终止

退出码

退出码是程序在结束时返回给操作系统的一个状态码，表示程序执行的最终结果，退出码通常用于告知操作系统或调用进程该程序是否成功执行
echo $?：Shell自动维护的特殊变量，可以打印出最后一个子进程执行完毕后的退出码(echo是内建命令)

错误码

for(int i = 0; i < 134; i++)
    printf("%d: %s\n", i, strerror(i));

errno是一个全局变量(通过errno.h引入)，用于存储最近一次系统调用或库函数执行失败时的错误代码，错误时会将错误码设置到errno中
可以通过strerror将错误码转换为错误描述

代码异常终止(信号详解)

出异常时不看错误码，因为异常机制本身已经传递了足够的信息来描述错误情况
程序崩溃：进程调度中出现异常，异常信息会被OS检测到，OS通过发送信号的方式杀掉、终止(释放)对应的进程
异常通常是程序员自己写出来的
一个进程是否出现异常，看有无收到信号
父进程通过信号数字和退出码来判断子进程任务完成的怎样

exit

exit(int status)：status 进程的退出码
等价于在main函数中直接return，任意地点调exit，表示进程退出，后序代码不执行，直接终止进程
exit时候，会将冲刷缓冲区
exit 函数的底层封装了 _exit 系统调用接口

_exit

是一个系统调用接口，直接与操作系统内核交互
_exit时候，不会冲刷缓冲区，内核之上是系统调用接口，说明缓冲区(C语言提供的)不在内核中
★是一个底层的、直接与内核交互的系统调用，它的目标是立即终止进程，而不是进行任何用户空间的清理工作

进程等待

概念

通过wait/waitpid，让父进程对子进程进行资源回收的等待过程

等待的原因

解决子进程的僵尸问题带来的内存泄露
子进程要将父进程给的任务的完成结果(即，子进程的退出信息->进程的退出码，信号编号)返回给父进程
简：OS回收子进程资源；获得进程的退出信息

wait

函数原型

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

参数

输出型参数
status：用于存储子进程的退出状态。父进程可以通过此参数判断子进程是正常退出还是因异常终止
如果异常了，退出码就没用了；实测：子进程中途异常，exit code 为0

返回值

成功时返回已终止子进程的进程 ID（pid_t 类型）
如果没有子进程或调用失败，返回 -1，并设置 errno

void worker()
{
    int cnt = 3;
    while(cnt--)
    {
        printf("child process, pid:%d, ppid%d\n", getpid(), getppid());
        sleep(1);
    }
}

void creatSubProcess()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0) 
    {
        worker();
        exit(0);
    }
    else
    {    
        sleep(6);    
        pid_t rid = wait(NULL);
    
        if(rid == id)    
        {                                                                                    
            printf("wait success:pid: %d, rid: %d\n", getpid(), rid);    
        }    
        sleep(3);    
    }   
}

监控脚本

父进程结束的时候，会自动回收子进程，但是也可以在父进程运行中途回收
pid_t wait(int *status); status:指向整数的指针，用于存储子进程的退出状态信息
wait是一个系统调用接口；声明，相关的宏和数据类型在 sys/wait.h
wait能够回收处于僵尸状态的子进程；如果执行到父进程执行到wait这行代码时，子进程没退出，父进程会在wait这行代码上阻塞等待，知道子进程运行完毕，wait会对其回收；是一种等待软件资源的阻塞，一个进程 等待另一个进程执行完成
僵尸进程无法被信号杀掉，只能通过父进程回收

waitpid

概念

waitpid 是一种系统调用，使父进程可以等待特定子进程的终止，或按指定的条件等待所有子进程终止，waitpid 通过 pid 参数指定要等待的进程，提供了灵活的子进程管理方式

函数原型

#include <sys/wait.h>

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

参数

pid：指定要等待的子进程
- pid > 0：等待进程 ID 等于 pid 的子进程。
- pid = 0：等待与调用进程在同一进程组的任一子进程
- pid = -1：等待任一子进程（等价于 wait）
- pid < -1：等待进程组 ID 等于 |pid| 的任一子进程
status：用于存储子进程的退出状态
options：控制等待行为
- 0：阻塞等待子进程退出
- WNOHANG：非阻塞模式，如果没有已退出的子进程，立即返回
- WUNTRACED：如果子进程暂停（收到 SIGSTOP 等信号），则返回该子进程状态。
- WCONTINUED：如果子进程被恢复运行（收到 SIGCONT 信号），则返回该子进程状态。

返回值

成功时返回已终止的子进程的 pid。
如果 WNOHANG 选项被设置，且没有已退出的子进程，返回 0。
出错时返回 -1，并设置 errno

WIFEXITED(status)

#define WIFEXITED(status) (((status) & 0x7F) == 0)
W:wait IF:是否 EXITED:退出
一个宏，用于检查一个子进程是否正常退出，返回非零值时，表示子进程通过 exit 或 return 语句正常退出

WEXITSTATUS(status)

#define WEXITSTATUS(status) (((status) >> 8) & 0xFF)
W:wait EXIT:退出 STATUS:状态
wait/waitpid的方式来等待的子进程的退出状态其由退出码呈现
用于获取子进程的退出状态码，只有在 WIFEXITED(status) 返回非零时(其实就是1)，才能使用 WEXITSTATUS(status) 宏来获取子进程的退出码

问题

为什么不用全局变量获得子进程的退出信息？

写实拷贝...进程间是相互独立的，父进程无法直接拿到子进程的数据，只能通过系统调用获得
像是一种通信

父进程如何得知子进程的退出信息？

父进程调用系统调用接口来获得子进程的退出信息
1.父进程给waitpid传status变量的地址 2.子进程结束后，代码的退出信息会回写到task_struct中，(task_struct中有这些字段，救就为了给父进程一个交代，也方面父进程去拿)
之后再按照一定的方式回写给status 3.将子进程的exit_state改为X(X肯定是一个宏)
我觉得回收资源是最重要的一点，这样可以创建更多的子进程帮我们完成任务；其次就是任务完成的结果
父进程等待子进程的过程中，被链入子进程的等待队列；task_struct 本身不直接包含等待队列（wait_queue）成员

模拟非阻塞等待轮询逻辑

#include <stdio.h>    
#include <unistd.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <sys/types.h>    
#include <sys/wait.h>    
    
#define MAX_WORKER 5    
typedef void (*work)();    
    
void father_work1()    
{    
    printf("father doing work1\n");    
}    
    
void father_work2()    
{    
    printf("father doing work2\n");    
}    
    
void father_work3()    
{    
    printf("father doing work3\n");                                                                                                                                               
}    
void worker()    
{    
    int cnt = 3;    
    while(cnt--)    
    {    
        printf("child process, pid_t: %d, ppid_t: %d, cnt: %d\n", getpid(), getppid(), cnt);    
        sleep(1);    
    }    
}    
void initArray(work array[])    
{    
    for(size_t i = 0; i < MAX_WORKER; i++)    
        array[i] = NULL; 
}

void addWork(work array[], work w)
{
    for(size_t i = 0; i < MAX_WORKER; i++)
    {                                                                                                                                                                             
        if(array[i] == NULL)
        {
            array[i] = w;
            break;
        }
    }
    return;
}

void doingWork(work array[])
{
    for(size_t i = 0; i < MAX_WORKER; i++)
        if(array[i]) array[i](); //(*array[i])();也可以
    //*array[i]这只是解引用函数，() 这才是调用函数
}
int main()
{
    work array[MAX_WORKER]; 
    initArray(array);
    addWork(array, father_work1);
    addWork(array, father_work2);
    addWork(array, father_work3);
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        worker();
        exit(1);
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            pid_t rid = waitpid(id, NULL, WNOHANG);
            if(rid > 0)
            {
                printf("wait success\n");
                break;
            }
            else if(rid == 0)
            {
                printf("father doing other thing\n");
                doingWork(array);
            }
            else
            {
                printf("wait failed\n");
                break;
            }
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}