8.6 wait和waitpid函数-进程控制

8.6 waitwaitpid函数进程控制

当一个进程正常或异常终止时,内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件(这可以在父进程运行的任何时候发生),所以这种信号也是内核向父进程发的异步通知。父进程可以忽略该信号,或者提供一个该信号发生时即被调用执行的函数(信号处理程序)。对于这种信号的系统默认动作是忽略它。第1 0章将说明这些选择项。现在需要知道的是调用waitwaitpid的进程可能会:

阻塞(如果其所有子进程都还在运行)

带子进程的终止状态立即返回(如果一个子进程已终止,正等待父进程存取其终止状态)

出错立即返回(如果它没有任何子进程)

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。但是如果在一个任一时刻调用wait,则进程可能会阻塞。

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *statloc) ;

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

//两个函数返回:若成功则为进程I D,若出错则为-1

这两个函数的区别是:

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进程。

如果一个子进程已经终止,是一个僵死进程,则wait立即返回并取得该子进程的状态,否则wait使其调用者阻塞直到一个子进程终止。如调用者阻塞而且它有多个子进程,则在其一个子进程终止时,wait就立即返回。因为wait返回终止子进程的进程I D,所以它总能了解是哪一个子进程终止了。

这两个函数的参数statloc是一个整型指针。如果statloc不是一个空指针,则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内。如果不关心终止状态,则可将该参数指定为空指针。

依据传统,这两个函数返回的整型状态字是由实现定义的。其中某些位表示退出状态(正常返回),其他位则指示信号编号(异常返回),有一位指示是否产生了一个core文件等等。POSIX.1规定终止状态用定义在< sys / wait . h >中的各个宏来查看。有三个互斥的宏可用来取得进程终止的原因,它们的名字都以W I F开始。基于这三个宏中哪一个值是真,就可选用其他宏来取得终止状态、信号编号等。这些都在表8 – 1中给出。在8 . 9节中讨论作业控制时,将说明如何停止一个进程。

8-1 检查waitwaitpid所返回的终止状态的宏

说明

WIFEXITED(status)

若为正常终止子进程返回的状态,则为真。对于这种情况可执行W EXIT STATUS(status) 取子进程传送给exit_ exit参数的低8

WIFSIGNALED(status)

若为异常终止子进程返回的状态,则为真(接到一个不捕捉的信号)。对于这种情况,可执行W T E R M S I G(status)取使子进程终止的信号编号。另外,S V R 44 . 3 + B S D(但是,非POSIX.1)定义宏:W CORE D U M P(status)若已产生终止进程的core文件,则它返回真

W I F S T O P P E D(status)

若为当前暂停子进程的返回的状态,则为真。对于这种情况,可执行WSTOPSIG(status)取使子进程暂停的信号编号

WIFCONTINUEDstatus

若在作业控制暂停后已经继续的子进程返回了状态,则为真。

实例

程序8 – 3中的函数pr_exit使用表8 – 1中的宏以打印进程的终止状态。本章的很多程序都将调用此函数。注意,如果定义了W CORE D U M P,则此函数也处理该宏。

#include <stdio.h>

#include <sys/wait.h>



void pr_exit(int status)

{

if (WIFEXITED(status))

printf("normal termination, exit status = %dn",

WEXITSTATUS(status));

else if (WIFSIGNALED(status))

printf("abnormal termination, signal number = %d%sn",

WTERMSIG(status),

#ifdef WCOREDUMP

WCOREDUMP(status) ? " (core file generated)" : "");

#else

"");

#endif

else if (WIFSTOPPED(status))

printf("child stopped, signal number = %dn",

WSTOPSIG(status));

}

程序8 – 4调用pr_exit函数,例示终止状态的不同值。运行程序8 – 4可得:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/wait.h>



void pr_exit(int status)

{

if (WIFEXITED(status))

printf("normal termination, exit status = %dn",

WEXITSTATUS(status));

else if (WIFSIGNALED(status))

printf("abnormal termination, signal number = %d%sn",

WTERMSIG(status),

#ifdef WCOREDUMP

WCOREDUMP(status) ? " (core file generated)" : "");

#else

"");

#endif

else if (WIFSTOPPED(status))

printf("child stopped, signal number = %dn",

WSTOPSIG(status));

}



int main(void)

{

pid_t pid;

int status;



if ((pid = fork()) < 0)

perror("fork error");

else if (pid == 0) /* child */

exit(7);



if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

perror("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */



if ((pid = fork()) < 0)

perror("fork error");

else if (pid == 0) /* child */

abort(); /* generates SIGABRT */



if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

perror("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */



if ((pid = fork()) < 0)

perror("fork error");

else if (pid == 0) /* child */

status /= 0; /* divide by 0 generates SIGFPE */



if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

perror("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */



exit(0);

}

$ a.out

normal termination, exit status = 7

abnormal termination, signal number = 6 (core file generated)

abnormal termination, signal number = 8 (core file generated)

不幸的是,没有一种可移植的方法将W T E R M S I G得到的信号编号映射为说明性的名字。( 1 0 . 2 1节中说明了一种方法。)我们必须查看< s i g n a l . h >头文件才能知道S I G A B RT的值是6S I G F P E的值是8

正如前面所述,如果一个进程有几个子进程,那么只要有一个子进程终止, wait就返回。如果要等待一个指定的进程终止(如果知道要等待进程的I D ),那么该如何做呢?在早期的UNIX版本中,必须调用wait,然后将其返回的进程I D和所期望的进程I D相比较。如果终止进程不是所期望的,则将该进程I D和终止状态保存起来,然后再次调用wait。反复这样做直到所期望的进程终止。下一次又想等待一个特定进程时,先查看已终止的进程表,若其中已有要等待的进程,则取有关信息,否则调用wait。其实,我们需要的是等待一个特定进程的函数。P O S I X .1定义了waitpid函数以提供这种功能(以及其他一些功能)

对于waitpidpid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waitpidwait等效。

pid > 0 等待其进程I Dpid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。

pid < 1 等待其组I D等于pid的绝对值的任一子进程。( 9 . 4节将说明进程组。)

waitpid返回终止子进程的进程I D,而该子进程的终止状态则通过statloc返回。对于wait,其唯一的出错是调用进程没有子进程(函数调用被一个信号中断时,也可能返回另一种出错。第1 0章将对此进行讨论)。但是对于waitpid,如果指定的进程或进程组不存在,或者调用进程没有子进程都能出错。

options参数使我们能进一步控制waitpid的操作。此参数或者是0,或者是表8 – 2中常数的逐位或运算。

8-2 waitpid的选择项常数

常数

说明

W N O H A N G

若由pid指定的子进程并不立即可用,则waitpid不阻塞,此时其返回值为0

W U N T R A C E D

若某实现支持作业控制,则由pid指定的任一子进程状态已暂停,且其状态自暂停以来还未报告过,则返回其状态。W I F S TO P P E D宏确定返回值是否对应于一个暂停子进程

WCONTINUED

若实现支持作业控制,那么由pid指定的任一个子进程在暂停后已经继续,但其状态尚未报告,则返回其状态。

waitpid函数提供了wait函数没有提供的三个功能:

a)     waitpid等待一个特定的进程(wait则返回任一终止子进程的状态)。在讨论p o p e n函数时会再说明这一功能。

b)     waitpid提供了一个wait的非阻塞版本。有时希望取得一个子进程的状态,但不想阻塞。

c)     waitpid支持作业控制(以W U N T R A C E D选择项)。

实例

回忆一下8 . 5节中有关僵死进程的讨论。如果一个进程要fork一个子进程,但不要求它等待子进程终止,也不希望子进程处于僵死状态直到父进程终止,实现这一要求的诀窍是调用fork两次。程序8 – 5实现了这一点。

在第二个子进程中调用sleep以保证在打印父进程I D时第一个子进程已终止。在fork之后,父、子进程都可继续执行——我们无法预知哪一个会先执行。如果不使第二个子进程睡眠,则在fork之后,它可能比其父进程先执行,于是它打印的父进程I D将是创建它的父进程,而不是init进程(进程ID 1)。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <sys/wait.h>



int main(void)

{

pid_t pid;



if ((pid = fork()) < 0) {

perror("fork error");

} else if (pid == 0) { /* first child */

if ((pid = fork()) < 0)

perror("fork error");

else if (pid > 0)

exit(0); /* parent from second fork == first child */

/*

* We're the second child; our parent becomes init as soon

* as our real parent calls exit() in the statement above.

* Here's where we'd continue executing, knowing that when

* we're done, init will reap our status.

*/

sleep(2);

printf("second child, parent pid = %dn", getppid());

exit(0);

}



if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) /* wait for first child */

perror("waitpid error");



/*

* We're the parent (the original process); we continue executing,

* knowing that we're not the parent of the second child.

*/

exit(0);

}

执行程序8 – 5得到:

$ a.out

$ second child, parent pid = 1

注意,当原先的进程(也就是exec本程序的进程)终止时, shell打印其指示符,这在第二个子进程打印其父进程I D之前。