深入探讨:unix多进程编程之wait()与waitpid()函数

Wait函数和waipid函数
当一个进程正常或异常终止的时候，内核就像其父进程发送SIGCHLD信号，因为子进程是个一步事件，所以这种信号也是内核系那个父进程发的异步通知。父进程可以选择忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即被调用执行的函数。对于这种信号的系统默认动作是忽略它。
现在要知道调用wait或waitpid的进程可能会发生什么情况：

如果其所有子进程都在运行，则阻塞。
如果一个子进程已经终止，正在得带的父进程获取到终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回。
如果他没有任何子进程，则立即出错返回。

如果进程由于接收到SIGCHLD信号而调用wait，则可期望wait会立即返回。但是如果在任意时刻调用wait则进程可能会阻塞。

两个函数原型


代码如下:

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
pit_t wait(pid_t pid,int *status,int options);

函数若成功，返回进程ID，若出错则返回-1；

下面就来一个简单的例子来展示一下我们的wait函数


代码如下:

#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
        pid_t pid1,pid2;
       printf("before fork\n");

if((pid1=fork())<0){
               printf("fork error");
        }else if(pid1==0){
                printf("child process 'spid=%d\n",getpid());
                sleep(3);
        }else{
               pid2=wait(NULL);
               printf("wait process 's pid=%d\n",pid2);
        }
        exit(0);
}

输出结果：                             
当程序运行的时候明显的可以看到在输出最后一行 的时候等待了三秒钟。也就是父进程等待子进程的结束。父进程才能扑捉子进程，然后得到wait要得到的结果。

参数status：
参数status是一个整型指针。如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的（一个进程也可以被其他进程用信号结束，我们将在以后的文章中介绍），以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中，所以用常规的方法读取会非常麻烦，人们就设计了一套专门的宏（macro）来完成这项工作，下面我们来学习一下其中最常用的两个：
1，WIFEXITED(status) 这个宏用来指出子进程是否为正常退出的，如果是，它会返回一个非零值。
（请注意，虽然名字一样，这里的参数status并不同于wait唯一的参数--指向整数的指针status，而是那个指针所指向的整数，切记不要搞混了。）
2， WEXITSTATUS(status) 当WIFEXITED返回非零值时，我们可以用这个宏来提取子进程的返回值，如果子进程调用exit(5)退出，WEXITSTATUS(status) 就会返回5；如果子进程调用exit(7)，WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意，如果进程不是正常退出的，也就是说， WIFEXITED返回0，这个值就毫无意义。
详细的书中的表

下面的例子就是获取到子进程的终止信号。然后进行输出。


代码如下:

#include "apue.h"
#include<sys/wait.h>
void pr_exit(int);
int main(void)
{
        pid_t pid;
        int status;
       if((pid=fork())<0){
               err_sys("fork error");
        }else if(pid==0){
                exit(7);
        }
       if(wait(&status)!=pid)
               err_sys("wait error");
        pr_exit(status);

if((pid=fork())<0)
               err_sys("fork error");
        else if(pid==0)
        //      printf("child  pid=%d\n",getpid());
                 //printf("child pid=%d\n",getppid());
                abort();

if(wait(&status)!=pid)
               err_sys("wait error");
        pr_exit(status);

if((pid=fork())<0)
               err_sys("fork error");
        else if(pid==0)
               //printf(" parent pid=%d\n",getppid());
                 //printf("child  pid=%d\n",getpid());
                status/=0;
       if(wait(&status)!=pid)
               err_sys("wait error");                                                                                                                                      
       pr_exit(status);

exit(0);                                                                                                                                                            
}                                                                                                                                                                           
void pr_exit(int status)                                                                                                                                                    
{                                                                                                                                                                            
       if(WIFEXITED(status))                                                                                                                                               
               printf("normal termination,exitstatus=%d\n",WEXITSTATUS(status));                                                                                          
        elseif(WIFSIGNALED(status))                                                                                                                                        
               printf("abnormal termination,signalstatus=%d\n",WTERMSIG(status),                                                                                          
#ifdef WCOREDUMP                                                                                                                                                            
                               WCOREDUMP(status)?"(core file generated)":"");                                                                                              
#else                                                                                                                                                                       
               "");                                                                                                                                                        
#endif                                                                                                                                                                      
        elseif(WIFSTOPPED(status))                                                                                                                                         
               printf("child stopped ,signal number=%d\n",                                                                                                                 
                               WSTOPSIG(status));                                                                                                                           
}

输出结果：

从结果我们看到了调用exit为正常终止函数。

Waitpid函数。
当我们需要等待一个特定进程的函数时候，我们这个时候就需要用到了waitpid函数了。从上文看到waitpid函数原型，我们也都了解到有个pid_t参数。
解释如下：
Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
Pid==0等待其组ID等于调用进程组ID的任一个子进程。
Pid<-1等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。

Waitpid返回终止子进程的进程ID。并将该子进程的终止状态存放在有status指向的存储单元中。
Waitpid 函数提供了wait函数没有提供的三个功能。
Waitpid可等待一个特定的进程，而wait则返回任一个终止子进程的状态。
Waitpid提供了yigewait费阻塞版本。有时候用户希望取得一个子进程的状态，但不想阻塞。
Waitpid支持作业控制。

Waitpid返回值和错误
 
waitpid的返回值比wait稍微复杂一些，一共有3种情况：
当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0；
如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；


代码如下:

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int main()
{       
         pid_tpc, pr;
         pc=fork();
         if(pc<0){  
                   /*如果fork出错 */              
                   printf("Erroroccured on forking.\n");     
         }elseif(pc==0){                  
                   /*如果是子进程 */              
                   sleep(10);
                   /*睡眠10秒 */            
         exit(0);    
         }       
         /*如果是父进程 */     
         do{            
                   pr=waitpid(pc,NULL, WNOHANG);         
                   /*使用了WNOHANG参数，waitpid不会在这里等待 */                  
                   if(pr==0){                   
                   /*如果没有收集到子进程 */                        
                            printf("Nochild exited\n");                        
                   sleep(1); 
                   }
         }        while(pr==0);           
                   /*没有收集到子进程，就回去继续尝试 */     
                   if(pr==pc)         
                            printf("successfullyget child %d\n", pr);        
                   else          
                            printf("someerror occured\n");
}

输出结果：

从结果中，我们看到父进程一直在等待子进程的结束。