Linux系统编程——进程的控制：结束进程、等待进程结束

结束进程

首先，我们回顾一下 C 语言中 continue, break, return 的作用：

continue: 结束本次循环

break: 跳出整个循环，或跳出 switch() 语句

return: 结束当前函数

而我们可以通过 exit() 或 _exit() 来结束当前进程。

所需头文件：

#include <stdlib.h> 

void exit(int value);

功能：

结束调用此函数的进程。

参数：

status：返回给父进程的参数（低 8 位有效），至于这个参数是多少根据需要来填写。

返回值：

无

所需头文件：

#include <unistd.h>

void _exit(int value);

功能：

结束调用此函数的进程。

参数：

status：返回给父进程的参数（低 8 位有效），至于这个参数是多少根据需要来填写。

返回值：

无

exit() 和 _exit() 函数功能和用法是一样的，无非时所包含的头文件不一样，还有的区别就是：exit()属于标准库函数，_exit()属于系统调用函数。

下面的例子验证调用 exit() 函数，会刷新 I/O 缓冲区（关于缓冲区的更多详情，​​请看《浅谈标准I/O缓冲区》​​）：

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

int main(int argc, char *argv[])
{
  printf("hi, mike, you are so good"); // 打印，没有换行符"\n"
  
  exit(0);      // 结束进程，标准库函数，刷新缓冲区，printf()的内容能打印出来
  // _exit(0);  // 结束进程，系统调用函数，printf()的内容不会显示到屏幕
  
  while(1);  // 不让程序结束

  return 0;
}

运行结果如下：

上面的例子，结束进程的时候改为调用 _exit()，代码如下：

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

int main(int argc, char *argv[])
{
  printf("hi, mike, you are so good"); // 打印，没有换行符"\n"
  
  //exit(0);      // 结束进程，标准库函数，刷新缓冲区，printf()的内容能打印出来
  _exit(0);  // 结束进程，系统调用函数，printf()的内容不会显示到屏幕
  
  while(1);  // 不让程序结束

  return 0;
}

printf() 的内容是不会显示出来的，运行结果如下：

接下来，我们一起验证一下结束函数（ return ）和结束进程（ exit() ）的区别。

测试代码如下：

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

void fun()
{
  sleep(2);
  
  return;  // 结束 fun() 函数
  
  while(1);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
  fun();
  
  printf("after fun\n");
  
  while(1);  // 不让程序结束

  return 0;
}

运行结果如下：

通过上面的运行结果得知，return 的作用只是结束调用 return 的所在函数，只要这个函数不是主函数（ main() ），只要主函数没有结束，return 并不能结束进程。

我们将上面例子 fun() 里的 return 改为 exit()：

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

void fun()
{
  sleep(2);
  
  exit(0);  // 结束当前进程
  
  while(1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  fun();
  
  printf("after fun\n");
  
  while(1);  // 不让程序结束

  return 0;
}

exit() 是可以结束 fun() 所在的进程，即可让程序结束运行，结果图如下：

等待进程结束

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，相当于告诉父亲他哪个儿子挂了，而父进程可以通过 wait() 或 waitpid() 函数等待子进程结束，获取子进程结束时的状态，同时回收他们的资源（相当于，父亲听听死去儿子的遗言同时好好安葬它）。

wait() 和 waitpid() 函数的功能一样，区别在于，wait() 函数会阻塞，waitpid() 可以设置不阻塞，waitpid() 还可以指定等待哪个子进程结束。

所需头文件：

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

功能：

等待任意一个子进程结束，如果任意一个子进程结束了，此函数会回收该子进程的资源。

在每个进程退出的时候，内核释放该进程所有的资源、包括打开的文件、占用的内存等。但是仍然为其保留一定的信息，这些信息主要主要指​​进程控制块​​的信息（包括进程号、退出状态、运行时间等）。

调用 wait() 函数的进程会挂起（阻塞），直到它的一个子进程退出或收到一个不能被忽视的信号时才被唤醒（相当于继续往下执行）。

若调用进程没有子进程，该函数立即返回；若它的子进程已经结束，该函数同样会立即返回，并且会回收那个早已结束进程的资源。

所以，wait()函数的主要功能为回收已经结束子进程的资源。

参数：

status: 进程退出时的状态信息。

如果参数 status 的值不是 NULL，wait() 就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的。

这个退出信息在一个 int 中包含了多个字段，直接使用这个值是没有意义的，我们需要用宏定义取出其中的每个字段。

下面我们来学习一下其中最常用的两个宏定义，取出子进程的退出信息：

WIFEXITED(status)

如果子进程是正常终止的，取出的字段值非零。

WEXITSTATUS(status)

返回子进程的退出状态，退出状态保存在 status 变量的 8~16 位。在用此宏前应先用宏 WIFEXITED 判断子进程是否正常退出，正常退出才可以使用此宏。

返回值：

成功：已经结束子进程的进程号

失败：-1

从本质上讲，系统调用 waitpid() 和 wait() 的作用是完全相同的，但 waitpid() 多出了两个可由用户控制的参数 pid 和 options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。

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

功能：

等待子进程终止，如果子进程终止了，此函数会回收子进程的资源。

参数：

pid: 参数 pid 的值有以下几种类型：

pid > 0

等待进程 ID 等于 pid 的子进程。

pid = 0

等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid 不会等待它。

pid = -1

等待任一子进程，此时 waitpid 和 wait 作用一样。

pid < -1

等待指定进程组中的任何子进程，这个进程组的 ID 等于 pid 的绝对值。

status: 进程退出时的状态信息。和 wait() 用法一样。

options: options 提供了一些额外的选项来控制 waitpid()。

0：

同 wait()，阻塞父进程，等待子进程退出。

WNOHANG；

没有任何已经结束的子进程，则立即返回。

WUNTRACED：

如果子进程暂停了则此函数马上返回，并且不予以理会子进程的结束状态。（由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，这里就不多费笔墨了，有兴趣的读者可以自行查阅相关材料）

返回值：

waitpid() 的返回值比 wait() 稍微复杂一些，一共有 3 种情况：

当正常返回的时候，waitpid() 返回收集到的已经子进程的进程号；

如果设置了选项 WNOHANG，而调用中 waitpid() 发现没有已退出的子进程可等待，则返回 0；

如果调用中出错，则返回 -1，这时 errno 会被设置成相应的值以指示错误所在，如：当 pid 所对应的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid() 就会出错返回，这时 errno 被设置为 ECHILD；

测试例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  pid_t pid;
  
  pid = fork(); // 创建进程
  if( pid < 0 ){ // 出错
    perror("fork");
    exit(0);
  }
  
  if( pid == 0 ){// 子进程
    int i = 0;
    for(i=0;i<5;i++)
    {
      printf("this is son process\n");
      sleep(1);
    }
    
    _exit(2); // 子进程退出，数字 2 为子进程退出的状态
    
  }else if( pid > 0){ // 父进程
    
    int status = 0;
    
    // 等待子进程结束，回收子进程的资源
    // 此函数会阻塞
    // status 某个字段保存子进程调用 _exit(2) 的 2，需要用宏定义取出
    wait(&status); 
    // waitpid(-1, &status, 0); // 和 wait() 没区别，0：阻塞
    // waitpid(pid, &status, 0); // 指定等待进程号为 pid 的子进程， 0 阻塞
    // waitpid(pid, &status, WNOHANG); // WNOHANG：不阻塞
    if(WIFEXITED(status) != 0){ // 子进程是否正常终止
      printf("son process return %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
    
    printf("this is father process\n");  
  }
  
  return 0;
}

运行结果如下：

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