Linux 进程--父进程查询子进程的退出状态

僵尸进程

当一个子进程先于父进程结束运行时，它与其父进程之间的关联还会保持到父进程也正常地结束运行，或者父进程调用了wait才告终止。

子进程退出时，内核将子进程置为僵尸状态，这个进程称为僵尸进程，它只保留最小的一些内核数据结构，以便父进程查询子进程的退出状态。

进程表中代表子进程的数据项是不会立刻释放的，虽然不再活跃了，可子进程还停留在系统里，因为它的退出码还需要保存起来以备父进程中后续的wait调用使用。它将称为一个“僵进程”。

如何避免僵尸进程

1. 调用wait或者waitpid函数查询子进程退出状态，此方法父进程会被挂起。
2. 如果不想让父进程挂起，可以在父进程中加入一条语句: signal(SIGCHLD,SIG_IGN);表示父进程忽略SIGCHLD信号，该信号是子进程退出的时候向父进程发送的
3. 注册信号处理函数，在信号处理函数总调用 wait 函数。

SIGCHLD 信号

当子进程退出的时候，内核会向父进程发送SIGCHLD信号，子进程的退出是个异步事件（子进程可以在父进程运行的任何时刻终止）

如果不想让子进程编程僵尸进程可在父进程中加入：signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

如果将此信号的处理方式设为忽略，可让内核把僵尸子进程转交给init进程去处理，省去了大量僵尸进程占用系统资源。（父进程忽略了 SIGCHLD信号之后，会将僵尸子进程转交给init进程给处理，这样子就不保存父子关系了吗？）。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    pid_t pid;
    if(signal(SIGCHLD,SIG_IGN) == SIG_ERR)
    {
        perror("signal error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    pid = fork();
    if(pid == -1)
    {
        perror("fork error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if(pid == 0)
    {
        printf("this is child process\n");
        exit(0);
    }
    if(pid > 0)
    {
        sleep(100);
        printf("this is parent process\n");
    }
    return 0;
}

结果是：

可以看到，虽然子进程先退出了，但是进程表中已经不存在子进程的僵尸状态了。（因为被 init 进程处理掉了）

wait() 函数

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);

进程一旦调用了wait，就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就象下面这样：

                    `pid = wait(NULL)`

如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID，如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD

1. wait系统调用会使父进程暂停执行，直到它的一个子进程结束为止。
2. 返回的是子进程的PID，它通常是结束的子进程
3. 状态信息允许父进程判定子进程的退出状态，即从子进程的main函数返回的值或子进程中exit语句的退出码。
4. 如果status不是一个空指针，状态信息将被写入它指向的位置

可以用一些宏判断子进程的退出情况：

示例程序如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if(pid == 0){
        printf("this is child process\n");
        exit(100);
    }
    int status;
    pid_t ret;
    ret = wait(&status);
    if(ret <0){
        perror("wait error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
        printf("ret = %d pid = %d\n", ret, pid);
    if (WIFEXITED(status))
        printf("child exited normal exit status=%d\n", WEXITSTATUS(status));
    else if (WIFSIGNALED(status))
        printf("child exited abnormal signal number=%d\n", WTERMSIG(status));
    else if (WIFSTOPPED(status))
        printf("child stoped signal number=%d\n", WSTOPSIG(status));
    return 0;
}

上述程序正常退出exit(100)，程序返回值为100。

当子进程正常退出的时候， wait返回子进程的 pid， 并且 WIFEXITED(status) 为真， WEXITSTATUS(status)获得返回码。

实例2：

#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if(pid == 0){
        printf("this is child process\n");
        //exit(100);
        abort();
    }
    int status;
    pid_t ret;
    ret = wait(&status);
    if(ret <0){
        perror("wait error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
        printf("ret = %d pid = %d\n", ret, pid);
    if (WIFEXITED(status))
        printf("child exited normal exit status=%d\n", WEXITSTATUS(status));
    else if (WIFSIGNALED(status))
        printf("child exited abnormal signal number=%d\n", WTERMSIG(status));
    else if (WIFSTOPPED(status))
        printf("child stoped signal number=%d\n", WSTOPSIG(status));
    return 0;
}

上述代码中，程序通过 abort() 系统调用返回，发送 SIGABRT 信号，对此信号的默认动作是终止进程。 并且系统终止的时候，不会 without destroying any objecty and without calling any of the function passed to atexit or at_quick_exit。

结果如下：

当程序异常退出的时候， WIFSIGNALED(status) 为真，可用 WTERMSIG(status) 返回相应的信号代码。

（另外，WIFSTOPPED，子进程被暂停也会被父进程捕捉到，但是并不代表子进程已经是处于退出状态吧？？ 不太确定）

waitpid() 函数

waitpid() 是一个非常有用的函数，不单单可以等待子进程。 还可以等待进程组中的任意一个进程。 可以看到 wait() 函数实际上是 waitpid() 函数的特例。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
参数:
status:如果不是空，会把状态信息写到它指向的位置，与wait一样
options：允许改变waitpid的行为，最有用的一个选项是WNOHANG,它的作用是防止waitpid把调用者的执行挂起 （也就是不阻塞父进程）

对于waitpid的p i d参数的解释与其值有关：
pid == -1 等待任一子进程。于是在这一功能方面waitpid与wait等效。

pid > 0 等待其进程I D与p i d相等的子进程。

pid == 0 等待其组I D等于调用进程的组I D的任一子进程。换句话说是与调用者进程同在一个组的进程。

pid < -1 等待其组I D等于p i d的绝对值的任一子进程

wait与waitpid区别：

在一个子进程终止前， wait 使其调用者阻塞，而waitpid 有一选择项，可使调用者不阻塞。
waitpid并不等待第一个终止的子进程—它有若干个选择项，可以控制它所等待的特定进程。
实际上wait函数是waitpid函数的一个特例。waitpid(-1, &status, 0);

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if(pid == 0){
        printf("this is child process\n");
        sleep(5);
        exit(100);
    }
    int status;
    pid_t ret;
    ret = waitpid(pid,&status,WNOHANG);
    if(ret <0){
        perror("wait error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
        printf("ret = %d pid = %d\n", ret, pid);
    if (WIFEXITED(status))
        printf("child exited normal exit status=%d\n", WEXITSTATUS(status));
    else if (WIFSIGNALED(status))
        printf("child exited abnormal signal number=%d\n", WTERMSIG(status));
    else if (WIFSTOPPED(status))
        printf("child stoped signal number=%d\n", WSTOPSIG(status));
    return 0;
}

结果如下：

这里可以看到，首先 option 设置为了 WNOHANG 之后，父进程不会等待子进程的退出，也就是不会阻塞，如果没有子进程的退出立即返回-1。

上述中的代码是有问题的： 首先 ret = 0， 是什么意思？ 如果没有子进程的退出了，那么上述代码中检测 WIFEXITED(status) 就失去了意义，所以还需要增加一个判断条件，判断是否有子进程退出。也就是ret > 0的选项。

关于父子进程之间还有很多话题可以讲述，以后慢慢的一一道来。