3）进程等待

进程等待的意义：

1. 回收僵尸进程(解决内存泄漏)
2. 需要获取子进程的运行结束状态(不是必要)
3. 父进程晚于子进程退出，可以规范化进行资源回收(编码)

wait()

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);

---

返回：等待任意一个子进程，当子进程退出，wait就可以返回，成功返回被等待进程pid，失败返回-1
int*status：输出型参数，获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

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例：

int main()
{
	pid_t id=fork();
	if(id<0){
	    perror("fork");
	    return 1;
	}
	else if(id==0){
	    int count=5;
	    while(count--){
	        printf("child running: %d,pid:%d,ppid:%d\n",count,getpid(),getppid());
	        sleep(1);
	    }
	    printf("child quit...\n");
	    exit(0);
	}
	else{
	    printf("father is waiting...\n");
	    sleep(10);//让子进程维持5s的z状态
	    pid_t ret=wait(NULL);
	    printf("father wait done,ret is: %d\n",ret);
	}
	return 0;
}

shell监测脚本：

while :; 
do 
echo "===================================";
ps ajx | grep test1 | grep -v grep;
echo "===================================";
sleep 1;
done

waitpid()

#include <sys/wait.h>
pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

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返回：

1. 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID
2. 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0
3. 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

pid：

1. pid=(pid_t)-1,等待任一个子进程,与wait()等效
2. pid>0,等待其进程ID与pid相等的子进程（等待指定的子进程：fork返回给父进程）
3. pid=0，则请求其进程 组 ID 等于调用进程的任何子进程的状态（略）
4. pid<(pid_t)-1，则为进程 组 ID 等于 pid 绝对值的任何子进程请求状态（略）

status:

1. WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态，则为真。（查看进程是否是正常退出）
2. WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

options:

1. WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若正常结束，则返回该子进程的ID

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例：

int main()
{
	pid_t id=fork();
	if(id<0){
	    perror("fork");
	    return 1;
	}
	else if(id==0){
	    int count=5;
	    while(count--){
	        printf("child running: %d,pid:%d,ppid:%d\n",count,getpid(),getppid());
	        sleep(1);
	    }
	    printf("child quit...\n");
	    exit(121);
	}
	else{
	    printf("father is waiting...\n");
	    sleep(10);//让子进程维持5s的z状态
	    int status=0;
	    pid_t ret=waitpid(-1,&status,0);
	    int code = (status>>8)& 0xFF;
	    printf("father wait done,ret is the pid of child process: %d\n",ret);
	    printf("The code is: %d\n",code);
	    if(code==0)
	    {
	        printf("success\n");
	    }
	    else
	        printf("wrong\n");
	}
	return 0;
}

①status

wait和waitpid都有一个status参数
int status共32位，下图是低16位
当子进程正常终止时用(status>>8)& 0xFF可以得到退出状态(不会收到任何信号)
当子进程异常终止（收到OS发送的信号），同时带有一位的core dump标志位，用status & 0x7F可以获得

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例如下面由于段错误子进程终止：

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两个宏函数WIFEXITED和WEXITSTATUS可以用来判断子进程退出状态（正常/异常终止）

if(WIFEXITED(status)){
	printf("quit normal\n");
	printf("quit code is: %d\n",WEXITSTATUS(status));
}
else
	printf("process quit error\n");

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问1：为什么不设置一个全局变量code，而要返回退出码？
答：写时拷贝，子进程不能更改code
问2：waitpid从哪里拿到的status值的？子进程已经退出了
答：子进程处于Z(僵尸状态)，有内存泄漏(还有数据)，waitpid从task_struct中获得的
下面是linux-2.6.39的源码 （进程退出码最终会被写入到exit_code里）

②option(阻塞与非阻塞)

如果option选项传入的是WNOHANG就是非阻塞等待方式，如果option传的是0默认是阻塞的

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非阻塞：

这里一共有三种返回状态：

1. 失败返回(下一次再检测)
2. 失败返回(真正的失败)
3. 成功返回

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阻塞等待理解：

阻塞等待：父进程等待，子进程运行

1. 这里的“等待”：指OS把父进程放入等待队列，并将进程状态设置为非R状态
2. 子进程运行完了再唤醒父进程，将父进程从等待队列中取出，放入运行队列，同时将其设为R状态

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4）进程程序替换

进程程序替换：

1. 通过exec系列函数,让特定进程去加载磁盘中的其他程序，已达到运行的目的，期间不创建新的进程

为什么要进程程序替换：

1. 子进程执行父进程的一部分代码
2. 子进程自身新的程序需求

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替换函数

头文件：#include <unistd.h>
返回：

1. 如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回
2. 如果调用出错则返回-1

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只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve,这些函数之间的关系如下图:

①execl系列（l：list）

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

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path：执行的程序(带路径)
arg...：给执行程序传递的参数(…是可变参数)必须以NULL结尾

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int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

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file：执行的程序(不带路径，会自动到环境变量找)
arg...：给执行程序传递的参数(…是可变参数)必须以NULL结尾

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int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);

---

path：执行的程序(带路径)
arg...：给执行程序传递的参数(…是可变参数)必须以NULL结尾
envp：传入默认的或者自定义的环境变量给目标可执行程序

②execv系列（v：vector）

int execv(const char *path, char *const argv[]);

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path：执行的程序(带路径)
arg[]：给执行程序传递的参数(与execl系列区别就是将参数放入了一个数组)必须以NULL结尾

---

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

---

file：执行的程序(不带路径，会自动到环境变量找)
arg[]：给执行程序传递的参数(与execl系列区别就是将参数放入了一个数组)必须以NULL结尾

---

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

---

path：执行的程序(带路径)
arg[]：给执行程序传递的参数(与execl系列区别就是将参数放入了一个数组)必须以NULL结尾
envp[]：传入默认的或者自定义的环境变量给目标可执行程序

---

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

---

file：执行的程序(不带路径，会自动到环境变量找)
arg[]：给执行程序传递的参数(与execl系列区别就是将参数放入了一个数组)必须以NULL结尾
envp[]：传入默认的或者自定义的环境变量给目标可执行程序

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场景

shell解释器fork()创建子进程执行命令
Linux----50行简易shell