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(资源主要指内核进程控制块结构体的资源,如,回收其进程号,让别的进程可以重用此号码)。
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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