進程式控制制之wait和waitpid函數

當一個進程正常或異常終止時，核心就向其父進程發送SIGCHLD訊號。因為子進程終止是個非同步事件（這可以在父進程啟動並執行任何時候發生），所以這種訊號也是核心向父進程發的非同步通知。父進程可以選擇忽略該訊號，或者提供一個該訊號發生時即被調用執行的函數（訊號處理常式）。對於這種訊號的系統預設動作是忽略它）。

調用wait或waitpid的進程可能會發生的情況：

• 如果其所有子進程都還在運行，則阻塞。
• 如果一個子進程已終止，正等待父進程擷取其終止狀態，則取得該子進程的終止狀態立即返回。
• 如果它沒有任何子進程，則立即出錯返回。

如果進程由於接收到SIGCHLD訊號而調用wait，則可期望wait會立即返回。但是如果在任意時刻調用wait，則進程可能會阻塞。

#include <sys/wait.h> *- *statloc, -，若指定了WNOHANG選項且pid指定的子進程狀態沒有發生改變則返回0

這兩個函數的區別如下：

• 在一個子進程終止前，wait使其調用者阻塞，而waitpid有一個選項，可使調用者不阻塞。
• waitpid並不等待在其調用之後的第一個終止子進程，它有若干個選項，可以控制它所等待的進程。

如果一個子進程已經終止，並且是一個僵死進程，則wait立即返回並取得該子進程的狀態，否則wait使其調用者阻塞直到一個子進程終止。如果調用者阻塞而且它有多個子進程，則在其一個子進程終止時，wait就立即返回。因為wait返回終止子進程的進程ID，所以它總能瞭解是哪一個子進程終止了。

這兩個函數的參數statloc是一個整型指標。如果statloc不是一個null 指標，則終止進程的終止狀態就存放在它所指向的單元內。如果不關心終止狀態，則可將該參數指定為空白指標。

依據傳統，這兩個函數返回的整型狀態字是由實現定義的。其中某些位表示退出狀態（正常返回），其他位則指示訊號編號（異常返回），有一位指示是否產生了一個core檔案等。POSIX.1規定狀態用定義在<sys/wait.h>中的各個宏來查看。有四個互斥的宏可用來取得進程終止的原因，它們的名字都以WIF開始。基於這四個宏中哪一個值為真，就可選用其他宏（表8-1說明欄中底線標註的宏）來取得終止狀態、訊號編號等。這四個互斥的宏示於表8-1中。

表8-1 檢查wait和waitpid所返回的終止狀態的宏

宏	說明
WIFEXITED(status)	若為正常終止子進程返回的狀態，則為真。對於這種情況可執行WEXITSTATUS(status)，取子進程傳送給exit、_exit或_Exit參數的低8位
WIFSIGNALED(status)	若為異常終止子進程返回的狀態，則為真（接到一個不捕捉的訊號）。對於這種情況，可執行WTERMSIG(status)，取使子進程終止的訊號編號。另外，有些實現定義宏WCOREDUMP(status)，若已產生終止進程的core檔案，則它返回真
WIFSTOPPED(status)	若為當前暫停子進程的返回狀態，則為真。對於這種情況，可執行WSTOPSIG(status)，取使子進程暫停訊號編號
WIFCONTINUED(status)	若在作業控制暫停後已經繼續的子進程返回了狀態，則為真。（POSIX.1的XSI擴充；僅用於waitpid。）

 

程式清單8-3 列印exit狀態的說明

[root@localhost apue]# cat prog8-<sys/wait.h> ?  :                          

程式清單8-4 示範不同的exit值（調用prog8-3中的pr_exit函數）

[root@localhost apue]# cat prog8-<sys/wait.h> ((pid = fork()) <   (pid == );                         (wait(&status) != pid)                ((pid = fork()) <   (pid == )               (wait(&status) != pid)                ((pid = fork()) <   (pid == )              /= ;                     (wait(&status) != pid)       

運行該程式可得：

[root@localhost apue]# ./prog8-= = = 

不幸的是，沒有一種可移植的方法將WTERMSIG得到的訊號編號映射為說明性的名字。我們必須查看<signal.h>標頭檔才能知道SIGABRT的值是6，SIGFPE的值是8.

正如前面所述，如果一個進程有幾個子進程，那麼只要有一個子進程終止，wait就返回。如果要等待一個指定的進程終止（如果知道要等待進程的ID），那麼該如何做呢？POSIX.1定義了waitpid函數以提供這種功能（以及其他一些功能）。

對於waitpid函數中pid參數的作用解釋如下：

pid == –1	等待任一子進程。就這一方面而言，waitpid與wait等效。
pid > 0	等待其進程ID與pid相等的子進程。
pid == 0	等待其組ID等於調用進程組ID的任一子進程。
pid < –1	等待其組ID等於pid絕對值的任一子進程。

waitpid函數返回終止子進程的進程ID，並將該子進程的終止狀態存放在由status指向的儲存單元中。對於wait，其唯一的出錯是調用進程沒有子進程（函數調用被一個訊號中斷時，也可能返回另一種出錯）。但是對於waitpid，如果指定的進程或進程組不存在，或者參數pid指定的進程不是調用進程的子進程則都將出錯。

options參數使我們能進一步控制waitpid的操作。此參數可以是0，或者是表8-2中常量按位“或”運算的結果。

表8-2 waitpid的options常量

常量	說明
WCONTINUED	若實現支援作業控制，那麼由pid指定的任一子進程在暫停後已經繼續，但其狀態尚未報告，則返回其狀態
WNOHANG	若由pid指定的子進程並不是立即可用的，則waitpid不阻塞，此時其傳回值為0
WUNTRACED	若某實現支援作業控制，而由pid指定的任一子進程已處於暫停狀態，並且其狀態自暫停以來還未報告過，則返回其狀態。WIFSTOPPED宏確定傳回值是否對應於一個暫停子進程

 

waitpid函數提供了wait函數沒有提供的三個功能：

（1）waitpid可等待一個特定的進程，而wait則返回任一終止子進程的狀態。

（2）waitpid提供了一個wait的非阻塞版本。有時使用者希望取得一個子進程的狀態，但不想阻塞。

（3）waitpid支援作業控制（利用WUNTRACED和WCONTINUED選項）。

如果一個進程fork一個子進程，但不要等待子進程終止，也不希望子進程處於僵死狀態直到父進程終止，實現這一要求的技巧是調用fork兩次。

程式清單8-5 調用fork兩次以避免僵死進程

[root@localhost apue]# cat prog8-<sys/wait.h> ((pid = fork()) <   (pid == )               ((pid = fork()) <   (pid > );                         (waitpid(pid, NULL, ) != pid)       

第二個子進程調用sleep以保證在列印父進程ID時第一個子進程已終止。在fork之後，父、子進程都可繼續執行，並且我們無法預知哪一個會先執行。在fork之後，如果不使第二個子進程休眠，那麼它可能比其父進程先執行，於是它列印的父進程ID將是建立它的父進程，而不是init進程（進程ID 1）。

執行結果：

[root@localhost apue]# ./prog8-= 

注意，當原先的進程（也就是exec本程式的進程）終止時，shell列印其提示符，這在第二個子進程列印其父進程ID之前。

本篇博文內容摘自《UNIX環境進階編程》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關於本書可參考：http://www.apuebook.com/。