2.1 Linux中wait、system 分析

wait与waitpid：

　　当子进程退出的时候，内核会向父进程发送SIGCHID信号，子进程的退出是一个异步事件（子进程可以在父进程运行的任何时刻终止）。

　　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。

　　父进程查询子进程的退出状态可以用wait/waitpid函数。

当我们用fork启动一个进程时，子进程就有了自己的生命，并将独立的运行，有时候，我们需要知道某个子进程是否已经结束了，可以通过wait安排父进程等待子进程结束。

wait函数原型：

　　pid_t wait(&status)

status：该参数可以获得你等待子进程的信息

执行成功就会返回子进程pid。

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。

返回的是子进程的pid，它通常是结束的子进程。

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。

如果status不是空指针，状态信息将被写入它指向的位置。

wait获取status后检测处理：

　　WIFEXITED(status)如果子进程正常结束，返回一个非零值

　　　　WEXITSTATUS(status)如果WIFEXITED非零，返回子进程退出码

　　WIFSIGNALED(status)  子进程因为捕获信号而终止，返回非零值

　　　　WTERMSIG(status) 如果WIFSIGNALED非零，返回信号代码

　　WIFSTOPPED(status) 如果子进程被暂停，返回一个非零值

　　　　WSTOPSIG(status) 如果WIFSTOPPED非零，返回一个信号代码

示例程序如下：

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

 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>

 #include <signal.h>
 #include <errno.h>

 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/wait.h>

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     pid_t pid;

     pid = fork();

     if(pid == -)
     {
         perror("exit error");
         exit(-);
     }

     if(pid == )
     {
         sleep();
         printf("this is child\n");
         exit();

     }

     int ret = ;
     printf("this is parent\n");
     int status;
     ret = wait(&status);
     //ret = waitpid(pid, &status, 0);
     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 stopped signal number = %d\n", WSTOPSIG(status));
     }

     return ;
 }

子进程退出码为100，我们在父进程中将这个退出码检测出来，执行程序，结果如下：

可见exit(100)是正常退出，而且检测出了退出码100。

将31行的exit(100)改为abort()，再次执行程序，结果如下：

可见abort()是异常退出，父进程中也是走的第二个分支，属于异常退出。

　　wait函数执行成功的话返回被处理的进程的pid，失败返回-1，并设置errno， wait使主进程进入睡眠，但是在子进程死亡之前可能会被信号中断，这时候就会返回-1。

　　如果我们有10个子进程，那么父进程怎么等待所有子进程全部结束呢？如果只用一个wait，那么只要一个子进程结束，父进程就会被唤醒，然后结束运行，这样的话其他的子进程还是会成为僵尸进程（如果在父进程结束前，子进程全死了的话，因为父进程的一个wait只会处理一个子进程，父进程结束的时候，如果还有活着的子进程，那么它们会挂到1号进程上，1号进程将来会给它们收尸）。

　　那么我们是否可以通过一个循环来调用wait等待所有的子进程呢？

　　示例程序如下：

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

 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>

 #include <signal.h>
 #include <errno.h>

 void TestFunc(int num)
 {
     printf("TestFunc : %d\n", num);
 }

 int main(void)
 {
     int i = ;
     int j = ;

     int ret = ;

     int ProcNum = ;
     int LoopNum = ;

     printf("please enter the ProcNum : \n");
     scanf("%d", &ProcNum);

     printf("please enter the LoopNum : \n");
     scanf("%d", &LoopNum);

     pid_t pid;

     for(i = ; i < ProcNum; i++)
     {
         pid = fork();

         if( == pid)
         {
             for(j = ; j < LoopNum; j++)
             {
                 TestFunc(j);
             }
             sleep();
             exit();
         }
     }

     while()
     {
         ret = wait(NULL);

         if(ret == -)
         {
             if(errno == EINTR)
             {
                 continue;
             }

             break;
         }
     }    

     printf("parent process exit\n");
     return ;
 }

49-62行通过一个循环等待所有子进程结束，wait有可能被其他信号中断，中断时返回-1，并设置errno，所以返回-1时我们进一步判断errno，如果是被中断了，那么我们继续wait，如果返回-1，但不是被信号中断的，那就说明所有子进程都已经结束了（当没有活着的子进程时，调用wait直接返回-1）。那么我们就可以跳出循环了。

　　waitpid可以用来等待某个特定的进程，函数原型如下：

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

　　status如果不为空，会把状态信息写到它指向的位置

　　options允许改变pid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

　　如果执行成功，返回等待子进程的pid，失败返回-1

　　第一个参数pid的解释：

　　　　pid == -1，等待任一子进程，这样和wait等效

　　　　pid > 0，等待特定的子进程

　　　　pid == 0，等待组id等于调用进程组id的任一子进程，换句话说就是与调用进程同在一个组的进程

　　　　pid < -1，等待其组id等于pid的绝对值的任一子进程

wait和waitpid的区别和联系：

　　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

　　waitpid并不等待第一个终止的子进程，它有若干个选项，可以控制它等待特定的进程

　　实际上wait函数是waitpid的一个特例

示例程序如下：

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

 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>

 #include <signal.h>
 #include <errno.h>

 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/wait.h>

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     pid_t pid;

     pid = fork();

     if(pid == -)
     {
         perror("exit error");
         exit(-);
     }

     if(pid == )
     {
         sleep();
         printf("this is child\n");
         //exit(100);
         abort();
     }

     int ret = ;
     printf("this is parent\n");
     int status;
     //ret = wait(&status);
     ret = waitpid(pid, &status, );
     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 stopped signal number = %d\n", WSTOPSIG(status));
     }

     return ;
 }

38行的wait改成39行的waitpid，执行结果如下：

system C库函数：

　　system()函数调用“bin/sh -c command”执行特定的命令，阻塞当前进程，直到command执行完毕。原型如下：

　　int system(const char* command)

　　返回值：

　　如果无法启动shell运行命令，system返回127，出现不能执行system调用的其他错误时返回-1，如果system顺利执行，返回那个命令的退出码。

　　system函数执行时，会调用fork、execve、waitpid等函数。

我们自己编写一个my_system函数，功能和system相同，如下所示：

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

 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>

 #include <signal.h>
 #include <errno.h>

 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/wait.h>

 int my_system(char *command)
 {
     pid_t pid;
     int status;

     if(command == NULL)
     {
         return ;
     }

     pid = fork();

     if(pid < )
     {
         status = -;
     }
     else if(pid == )
     {
         execl("/bin/sh", "sh", "-c", command, NULL);
         exit();
     }
     else
     {
         while(waitpid(pid, &status, ) < )
         {
             if(errno == EINTR)
             {
                 continue;
             }

             status = -;
             break;

         }
     }

     return status;
 }

 int main()
 {
     my_system("ls -l");

     return ;
 }

执行结果如下：

　　第38-48的while循环表示等待子进程结束，并获取子进程结束状态。

可以看到 ls -l 命令成功执行了。 sh -c其中的-c表示执行系统命令，用sh执行一个shell脚本时不用加-c。我们也可以在命令行直接使用sh -c执行一个命令，如下所示：