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前言：
通過(guò)前文的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解了進(jìn)程終止的概念，包括終止的三種情況以及退出碼和錯(cuò)誤碼的使用。對(duì)于退出碼，我們知道可以通過(guò)echo $?來(lái)查看，并了解了如何終止進(jìn)程。
本文將深入探討進(jìn)程等待，從三個(gè)方面進(jìn)行分析：進(jìn)程等待是什么？為什么需要等待？等待時(shí)在做什么？通過(guò)這三個(gè)方面的學(xué)習(xí)，相信同學(xué)們將對(duì)linux中的進(jìn)程等待有更深刻的理解。
進(jìn)程等待是什么思考：在什么情況下會(huì)發(fā)生等待的情況？
情況實(shí)例：當(dāng)父進(jìn)程創(chuàng)建了子進(jìn)程，而父進(jìn)程任務(wù)結(jié)束時(shí)，子進(jìn)程尚未結(jié)束，父進(jìn)程需要等待子進(jìn)程退出。這種情況就是等待。
那么，如果父進(jìn)程不等待，直接退出，會(huì)引發(fā)什么后果呢？
如果父進(jìn)程不等待，直接退出，那么子進(jìn)程會(huì)變成僵尸進(jìn)程，導(dǎo)致的問(wèn)題包括內(nèi)存泄漏，這是一個(gè)非常危險(xiǎn)的問(wèn)題。因此，通常情況下，父進(jìn)程需要等待子進(jìn)程退出。
以bash為例，如果我們執(zhí)行的所有指令和可執(zhí)行文件bash都不回收，那么內(nèi)存將一次性耗盡，我們的機(jī)器很快就會(huì)報(bào)廢。
因此，我們得出結(jié)論：
進(jìn)程等待是指父進(jìn)程在完成自己的任務(wù)后，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要等待子進(jìn)程退出。
為什么需要進(jìn)程等待除了考慮內(nèi)存泄漏引發(fā)的安全問(wèn)題，父進(jìn)程還需要考慮獲取子進(jìn)程的退出信息，這是一個(gè)可選的選項(xiàng)，因?yàn)椴皇撬械淖舆M(jìn)程都需要父進(jìn)程獲取退出信息。
進(jìn)程等待都在做什么前面兩點(diǎn)，即便是沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)進(jìn)程等待的同學(xué)也應(yīng)該有所了解。今天的重點(diǎn)實(shí)際上是在等待子進(jìn)程時(shí)，父進(jìn)程在做什么。
為了介紹父進(jìn)程等待時(shí)在做什么，我們不妨從一個(gè)函數(shù)開(kāi)始——waitpid：
從man 2號(hào)手冊(cè)我們可以看到，waitpid的頭文件是sys/types.h和sys/wait.h。其實(shí)，到現(xiàn)在為止，一個(gè)函數(shù)需要兩個(gè)頭文件我們已經(jīng)見(jiàn)怪不怪了，比如fork函數(shù)，除了types還需要unistd頭文件，這也可以說(shuō)是一種學(xué)習(xí)的里程碑。
那么，參數(shù)方面，一共有三個(gè)：
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
這三個(gè)參數(shù)分別是：pid，即父進(jìn)程要等待的子進(jìn)程的pid，因?yàn)橐粋€(gè)父進(jìn)程可能創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程，需要指定等待哪個(gè)子進(jìn)程；第二個(gè)參數(shù)是輸出型參數(shù)，可能直接這么說(shuō)我們不好理解，看這段代碼就知道了：
int a = 0;scanf("%d",&a);
scanf的參數(shù)就是輸出型參數(shù)，即不是給OS的，是給用戶看的。第三個(gè)參數(shù)就像ls -a -l -n，這么多選項(xiàng)一樣。
這里還有一個(gè)點(diǎn)，如果我們將pid參數(shù)設(shè)置為-1會(huì)怎么樣呢？——等待的就是任意進(jìn)程了。
對(duì)于返回值，我們簡(jiǎn)單先理解為如果等待成功，返回的就是子進(jìn)程的pid，否則返回-1：
代碼為：
#include <stdio.h> #include <sys> #include <unistd.h> #include <wait.h> #include <stdlib.h> void ChildRun(){ //int *p = NULL; int cnt = 5; while(cnt) { printf("I am child process, pid: %d, ppid:%d, cnt: %dn", getpid(), getppid(), cnt); sleep(1); cnt--; //*p = 100; } } int main(){ printf("I am father, pid: %d, ppid:%dn", getpid(), getppid()); pid_t id = fork(); if(id == 0) { // child ChildRun(); printf("child quit ...n"); exit(123); } sleep(7); // fahter //pid_t rid = wait(NULL); int status = 0; pid_t rid = waitpid(id, &status, 0); if(rid > 0) { printf("wait success, rid: %dn", rid); } else { printf("wait failed !n"); } sleep(3); printf("father quit, status: %d, child quit code : %d, child quit signal: %dn", status, (status>>8)&0xFF, status & 0x7F); return 0; } </stdlib.h> </wait.h> </unistd.h> </sys> </stdio.h>
當(dāng)然了，對(duì)于waitpid我們應(yīng)該先了解一下wait：
wait其實(shí)就一個(gè)輸出型參數(shù)，所以，如果輸出型參數(shù)設(shè)置為NULL，就是代表不關(guān)心這個(gè)子進(jìn)程，也就沒(méi)了。因此，我們了解了waitpid之后，自然就了解了wait。waitpid的參數(shù)設(shè)置為-1也就和wait等效了。
對(duì)于正常來(lái)說(shuō)，子進(jìn)程進(jìn)入了一個(gè)函數(shù)，通過(guò)cnt進(jìn)行計(jì)時(shí)，5秒之后，子進(jìn)程結(jié)束了，變成了僵尸，父進(jìn)程還沒(méi)有結(jié)束，父進(jìn)程sleep一過(guò)開(kāi)始回收，此時(shí)就回收成功：
我們通過(guò)指令：
while :; do ps -xaj | head -1 && ps -xaj | grep main | grep -v grep; sleep 1;done
就可以親眼看到進(jìn)程從僵尸狀態(tài)變成了正常狀態(tài)。
此時(shí)，細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)了最后打印的時(shí)候，打印了子進(jìn)程的退出碼，以及一個(gè)信號(hào)碼：
那么因?yàn)檫@里都是正常退出的，所以退出碼我們自己設(shè)置的是123，所以打印出來(lái)也是123，至于有什么含義呢，我們自己規(guī)定即可。對(duì)于信號(hào)碼來(lái)說(shuō)，我們需要了解一個(gè)點(diǎn)：
退出信息的本質(zhì)是什么？
退出信息本質(zhì)上是一塊有16bit位的空間，0 – 7bit位代表的是信號(hào)，8 – 15bit位代表的是退出碼，退出信息實(shí)際上等于退出碼 + 信號(hào)碼，退出信息里面的core dump我們暫且不考慮，我們需要知道退出碼從哪里看？
你看代碼，代碼打印退出碼，打印信息碼的時(shí)候，我們是不是通過(guò)按位與操作獲取了某個(gè)特定區(qū)域的bit位并且打印出來(lái)了。那個(gè)操作實(shí)際上就是代表的取退出碼和取信號(hào)碼。
那么你是否會(huì)覺(jué)得退出碼和信號(hào)碼為什么只需要這么多個(gè)？
我們可以看：
拿信號(hào)舉例，一共就那么多，7個(gè)bit位還多了呢，退出碼同理可得即可。
那么這里我們注意一下，11號(hào)信號(hào)是段錯(cuò)誤，我們?nèi)绻屪舆M(jìn)程發(fā)生越界訪問(wèn)：
也就是這里讓空指針修改一下：
可以看到退出碼為0，可是我們知道如果發(fā)生了越界，進(jìn)程終止實(shí)際上是被信號(hào)所殺，退出碼實(shí)際上是沒(méi)有用處的，這里的信號(hào)碼為11，我們就知道了，是OS給子進(jìn)程發(fā)送了11號(hào)信號(hào)，從而導(dǎo)致了子進(jìn)程終止，但是父進(jìn)程正常等待是成功了的。
父進(jìn)程等待的時(shí)候，就一點(diǎn)事兒都不做嗎？
不完全是的，父進(jìn)程等待的時(shí)候分為兩種等待，一種是阻塞等待，一種是非阻塞等待。對(duì)于阻塞等待，就像scanf，輸入數(shù)據(jù)之后，需要等待鍵盤(pán)數(shù)據(jù)就緒，這是一種阻塞，而子進(jìn)程本質(zhì)也是軟件，父進(jìn)程實(shí)際上就是等待該軟件就緒，也就是啥也不干，就等著唄。
這是阻塞等待。
那么非阻塞等待就需要借助我們的WNOHANG，也就是第三個(gè)參數(shù)。
此時(shí)是非阻塞等待，那么父進(jìn)程一般要做的就是邊做自己的事，通過(guò)循環(huán)，每過(guò)一段時(shí)間就問(wèn)子進(jìn)程是否結(jié)束沒(méi)有，此時(shí)這個(gè)過(guò)程：非阻塞等待 + 循環(huán) = 非阻塞輪詢。
至于等待的三種情況，等待成功，pid_t返回的值是大于0，==0代表的是等待成功，但是子進(jìn)程正準(zhǔn)備結(jié)束了，
那么如果子進(jìn)程是個(gè)死循環(huán)父進(jìn)程一直等待不了怎么辦，這就是OS的事兒了。
非阻塞呢，就是將第三個(gè)參數(shù)設(shè)置為WNOHANG即可。
感謝閱讀！
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