操作系统—进程等待

爱被打了一巴掌 2022-05-20 07:42 312阅读 0赞

##### 进程等待的基础概念 #####

> 进程等待就是为了同步父进程和子进程，如把运算放到子进程，赋值放到父进程，可能需要让父进程等待子进程运算结束.一个进程  
> 在终止时会关闭所有的文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但他的PCB还保留着，内核在其中保存了一些信息：如果是正常终  
> 止则保存着退出状态，如果是异常退出则保存着导致该进程终止的信号是哪个. 这个进程的父进程可以调用wait或waitpid获取这  
> 些信息，然后彻底消除掉这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在shall中用特殊变量 $？查看，因为shell是它的父进程，当它终止时  
> Shell调用wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除这个进程。

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> 当一个进程正常或异常终止时，内核就向父进程发送一个SIGCHLD信号。因为子进程终止是一个异步时间，所以发生这种信号发生  
> 也是内核向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既被调用执行的函数。对于这种信号的系  
> 统默认 动作是忽略它。 而父进程如果需要处理掉子进程就要调用wait和waitpid命令.

##### 进程的三种基本状态 #####

> 进程在运行中不断地改变其运行状态。通常，一个运行进程必须具有以下三种基本状态。

*  **就绪状态**：当进程已分配到除CPU以外的所有必要的资源，只要获得处理机便可立即执行，这时的进程状态称为就绪状态。
 *  **执行状态**：当进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行，此时的进程状态称为执行状态。
 *  **阻塞状态**：正在执行的进程，由于等待某个事件发生而无法执行时，便放弃处理机而处于阻塞状态。引起进程阻塞的事件可有多  
    种，例如，等待I/O完成、申请缓冲区不能满足、等待信件(信号)等。

**父进程调用wait和waitpid函数后**

如果其所有子进程都还在运行，则阻塞.
    
    如果一个子进程已终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止态立即返回.
    
    如果它没有任何子进程，则立即出错返回.

##### wait/waitpid函数 #####

头文件：#include<sys/tpes.h>
            #include<sys/wait.h>
    
    
    wait函数：pid_t wait(int* status)
    
    返回值： 成功返回被等待进程pid，失败返回-1.
    
    参数：输出型参数，获取子进程退出的状态不关心设置空.如果进程由于接收到SIGCHLD而调用wait，则会期望wait会立即返回.但如果
    
    在任意时刻调用wait，则进程可能阻塞.在一个子进程终止前，wait使其调用者阻塞，而waitpid有一个选项，可使调用者不阻塞.如果
    
    status不是一个空指针，则终止进程的终止状态就存放它所指的单元内。 如果不关心终止状态，则可将该参数设为空指针.
    
    waitpid函数：pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);
    
    
    返回值：
    
    1当正常返回时waitpid返回手机的子进程的进程ID
    
    2.如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有退出的子进程可手机，贼返回0.
    
    3.如果调用出错返回-1
    
    4.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，这是errno被设置为ECHILD参数:

*  1.pid  
    pid = -1，等待任意个子进程  
    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的任意意个子进程  
    pid < -1 等待其组ID等于PID绝对值的任意子进程
 *  2.status：  
    WIFEXITED: 若为正常终止子进程的方法返回状态贼为真.  
    WEXITSTATUS:若WIFEXITED,提取子进程的退出码.
 *  3.options  
    WNOHANG：若pid指定的子进程还没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待  
    若正常结束，则返回该子进程ID.（这里就是我上面说的waitpid的特殊选项）

##### 相关代码： #####

**阻塞等待**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<sys/wait.h>
    
    int main()
    {
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
            printf("%s fork error\n",__FUNCTION__);
            return 1;
        }
        else if(pid == 0)
        {
            //子进程
            printf("this is child,pid is:%d\n",getpid());
            sleep(5);
            exit(257);
        }
        else
        {
            int status = 0;
            pid_t ret = waitpid(-1,&status,0);// wait 5s
            printf("this is test for wait\n");
            if(WIFEXITED(status)&&ret == pid)
                printf("wait child 5s success,child return num is:%d\n",WEXITSTATUS(status));
            else
            {
                printf("wait child failed,return \n");
                return 1;
            }
        }
    }

**非阻塞等待**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    #include<sys/wait.h>
    
    int main()
    {
        pid_t pid;
        pid = fork();
        if(pid < 0)
        {
            printf("%sfork error\n",__FUNCTION__);
            return 1;
        }
        else if(pid == 0)
        {
            //child
            printf("child is run,pid is: %d\n",getpid());
            sleep(5);
            exit(1);
        }
        else
        {
            int status = 0;
            pid_t ret = 0;
            do
            {
                ret = waitpid(-1,&status,WNOHANG);
                printf("father do other thing\n");
                if(ret == 0)
                    printf("child is runing\n");
                sleep(1);
            }while(ret == 0);
            if(WIFEXITED(status)&& ret == pid)
                printf("wait child 5s success,child return cod is:%d\n",WEXITSTATUS(status));
            else{
                printf("wait child failed,return\n");
                return 1;
            }
        }
        return 0;
    }