进程控制：进程等待（回收子进程）

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进程等待的必要

当一个进程终止的时候，它的资源，比如说PCB，数据等不会被立马清理掉。它会保持在已经终止的状态，这种状态称为“僵尸状态”，直到被父进程确认。父进程wait，即父进程向内核确认子进程已经终止，可以为子进程“收尸”了，内核会把子进程的退出信息传给父进程，然后清理掉子进程的资源，这个时候子进程才算真正地终止了！

总结：

• 父进程等待，可以获取子进程的退出信息，知道子进程的执行结果。
• 父进程等待，可以释放子进程的资源，让子进程真正地退出，避免一直消耗系统的存储资源，造成“内存泄露”等危害。
• 父进程等待，可以保证时序的问题，子进程先于父进程退出，避免让子进程变为孤儿进程。

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进程等待的方法

wait函数

一个进程可以通过调用wait函数等待子进程。wait函数是系统调用函数。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

返回值：返回被等待进程的pid，如果等待失败，返回-1。
参数：输出型参数，可以获取子进程的退出状态，如果不需要获取子进程的退出状态，则设置为NULL。
测试：

  1 #include <stdio.h>                                                     
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 #include <sys/wait.h>
  5 #include <stdlib.h>
  6
  7 int main(void)
  8 {
    
  9   pid_t id = fork(); //创建子进程
 10   if(id == 0)
 11   {
    
 12     //child
 13     //执行5秒
 14     int cnt = 5;
 15     while(cnt)
 16     {
    
 17       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
 18       sleep(1);
 19       cnt--;
 20     }
 21     exit(EXIT_SUCCESS);
 22   }
 23   sleep(10);
 24   pid_t ret = wait(NULL);
 25   if(ret > 0)
 26   {
    
 27     //wait success, ret is pid;
 28     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
 29   }
 30   else{
                                                                    
 31     //wait failed.
 32     printf("father wait failed\n");
 33   }
 34   return 0;
 35 }

现象：子进程执行5秒后，终止了，但是内核没有立马清理掉它的资源，所以此时是僵尸状态，再过了5秒之后，父进程休眠完毕，然后等待子进程，确认子进程已经终止，返回子进程的pid，然后内核开始清理子进程资源，子进程真正地终止了，又过了5秒后父进程也终止了。

通过wait函数的输出型参数可以获得子进程的退出信息。

waitpid函数

waitpid函数也可以使得父进程等待子进程

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

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

先不关心第二个和第三个参数，第二个参数可以设置为NULL，第三个参数暂时设置为0。

第一个参数：
1、如果第一个参数pid传的是某个具体的进程的进程ID,表示等待该指定进程
2、如果第一个参数pid传的是-1，表示等待父进程的任意子进程。

第三个参数：

• 传的是0，表示父进程是挂起等待子进程的（阻塞等待）。可以理解为“父进程在等待子进程的过程中，什么事情也没做，在干等”。
• 传的是宏WNOHANG，表示父进程是非阻塞等待。若等待的子进程还没有终止，那么waitpid函数立即返回0，不予以等待。若等待的子进程已经正常结束，那么waitpid函数返回等待子进程的PID

wait(&status) 等价于 waitpid(-1, &status, 0)

【注意事项】

• 如果子进程已经退出，调用wait/waitpid时，wait/waitpid会立即返回，获得子进程退出信息，并且释放被等待子进程资源。
• 如果在任意时刻调用wait/waitpid，子进程存在且还在正常运行，则父进程可能会发生阻塞。
• 如果试图等待一个当前不存在的进程，wait/waitpid会调用出错，并立即返回。

获取子进程退出信息

在上述并没有具体解释参数status的作用。

• 在wait和waitpid函数中，status的作用是一样的，它是输出型参数。
• 如果给status传的是NULL，则表示不需要获取子进程的退出信息。
• 如果给status传的是非NULL，则可以获取被等待进程的退出信息。

status是一个指向整形的指针。但是一个进程的退出信息那么多，怎么可能会那么简单地用一个整型就知道进程的退出信息了呢？实际上，并不是简单地看待status指向的整形，而是当作位图来看，一个整型有32位，这样就可以全面地描述被等待进程的退出信息了。

只用研究低16个比特位。
进程退出的情况有四种：
1、正常退出(自愿，代码执行完，结果正确)
2、错误退出（自愿，代码执行完，结果不正确）
3、异常退出（非自愿，代码未执行完，退出码无意义）
4、被其他进程终止（非自愿，代码未执行完，退出码无意义）

这四种情况，可以按照进程是否收到信号来分类，第一种和第二种进程未收到信号，第三和第四种进程收到信号。

当被等待进程不是被信号所终止时，低8位全是0，而次低8位则是被等待进程的退出码。
当被等待进程是被信号所终止时，低7位表示被等待进程收到的信号。

如果进程是正常终止，如何显示地知道退出码？

如果进程是收到信号而终止，如何知道它收到了什么信号？直接就是低7位表示的是进程收到的信号，如果是非法的信号，说明它没有收到信号，这个值是无效的。

测试：

  1 #include <stdio.h>                                                    
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/types.h>
  4 #include <sys/wait.h>
  5 #include <stdlib.h>
  6 
  7 int main(void)
  8 {
    
  9   pid_t id = fork(); //创建子进程
 10   if(id == 0)
 11   {
    
 12     //child
 13     //执行5秒
 14     int cnt =7;
 15     while(cnt)
 16     {
    
 17       printf("child[%d] , cnt:%d\n", getpid(), cnt);
 18       sleep(1);
 19       cnt--;
 20     }
 21     exit(12);
 22   }
 23   sleep(10);
 24   int status;
 25   pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
 26   if(ret > 0)
 27   {
    
 28     //wait success, ret is pid;
 29     printf("father wait child[%d] success\n", ret);
 30   }
 31   else{
    
 32     //wait failed.
 33     printf("father wait failed\n");
 34   }
 35   printf("get a exit num : %d\n, get a single:%d", (status >> 8) & 0XF    FFF, status & 0XFFFF);
 36   sleep(2);                                                           
 37   return 0;
 38 }