进程基础3 --- 进程源语wait，进程源语waitpid，僵尸进程，校验子进程退出

进程基础3 --- 进程源语wait，进程源语waitpid，僵尸进程，校验子进程退出

一、僵尸进程 Zombie Process
1、父子进程模型中，子进程先于父进程结束，父进程必须回收子进程资源（PCB），否则会产生内存泄漏。（僵尸进程）

2、为什么用户空间会被内核回收，而PCB不会，子进程PCB要留给父进程回收，子进程退出的详情保存在PCB中，父进程需要知道子进程的具体因为什么退出（死后验尸QAQ），子进程PCB回收只有父进程能做。（linux强亲缘关系）

3、僵尸进程的危害
1）僵尸进程有比较大的内存泄漏危害。（PCB是庞大的结构体，内部成员众多，许多成员还额外占用内存空间）
2）僵尸进程导致PCB残留，影响新进程的创建。

#include
#include
#include

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid > 0){
		printf("parent runing...n");
		while(1)
			sleep(1);
	}else if(pid == 0){
		printf("child exit..n");
		sleep(8);
		exit(0); //此代码，子进程退出，会产生僵尸进程
	}else{
		perror("fork call failed");
		exit(0);
	}
	return 0;
}

通过ps aux查看，可观察到状态为Z+的僵尸进程

4、wait函数(父进程通过该函数回收子进程的PCB资源,避免僵进程)

pid_t wpid = wait(int * status);

1）int * status , 当回收成功，会将PCB中子进程的退出状态传出到status变量，父进程可以进行处置与校验，获取子进程结束原因。不想验尸status传空。
2）RETURN VALUE:
1.Wait回收成功，返回僵尸进程pid (wpid > 0)
2.如果返回-1表示回收失败(无子进程调用wait) (wpid == -1)

wait是一个阻塞函数，使用wait回收，父进程则无法执行任何任务，必须等待回收完毕，自由才可以被释放。

#include
#include
#include
#include
int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid > 0){
		pid_t wpid;
		printf("parent %d runing...n",getpid());
		wpid = wait(NULL);
		printf("parent wait %d child n",wpid);
		while(1)
			sleep(1);
	}else if(pid == 0){
		printf("child %d running ...n",getpid());
		sleep(8);
		printf("child %d exit ...n",getpid());
		exit(0); 
	}else{
		perror("fork call failed");
		exit(0);
	}
	return 0;
}

5、waitpid
是wait的进阶版，支持多种参数选项,具备更灵活的回收方式，支持非阻塞轮询回收方案。（单进程模式下父进程可在回收过程中穿插执行自身任务）
默认情况下waitpid也是阻塞回收，可以通过opt设置为非阻塞。

pid_t pid = waitpid(pid_t pid , int * status , int opt);

1）argment pid
-1 : 回收任意子进程
大于0 : 通过pid指定回收一个子进程。
等于0 : 同组回收方案，可以帮助调用进程将本进程组所有子进程回收处理掉。
<-1: 跨组回收方案，-PGID，到指定进程组，回收子进程资源。
2）argment status
回收成功传出子进程的结束原因，父进程可以校验， 如果不需要则传NULL。
3）argment opt
WNOHANG 非阻塞关键字
4）RETURN VALUE
-1 , 表示回收失败(无子进程回收)
大于0 , 表示回收成功(返回僵尸进程的pid > 0)
等于0 , 表示非阻塞返回(TRY AGAIN)
使用waitpid编写非阻塞回收模型，在回收过程中让父进程执行N次自定义任务。

#include
#include
#include
#include

int main(void)
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid > 0){
		pid_t wpid;
		printf("parent %d runing...n",getpid());
		while((wpid = waitpid(-1, NULL ,WNOHANG)) != -1){
			if(wpid > 0){
				printf("parent wait child success,zombie pid :%dn",wpid);
				break;
			}else{
				printf("parent Try to do a job ... n");
				sleep(1);
			}
		}
		while(1)
			sleep(1);
	}else if(pid == 0){
		printf("child %d running ...n",getpid());
		sleep(8);
		printf("child %d exit ...n",getpid());
		exit(0); 
	}else{
		perror("fork call failed");
		exit(0);
	}
	return 0;
}

但是无论wait还是waitpid 都属于主动回收，无论采取哪种方式，主动回收总会浪费大量资源，前者阻塞，后者不停询问。最理想的是子进程退出了会有消息通知我，然后我去回收，以后会聊到。（通过信号实现）
6、status 子进程的推出原因校验
无论是wait函数还是waitpid函数都可以通过status参数对子进程结束原因进行传出校验。
1） WIFEXITED(status)
校验子进程是否正常退出，如果是返回True。
2）WEXITSTATUS(status)
如果子进程为正常退出，可以通过该函数获取子进程退出码，例如exit(8), 8会被返回。
3）WIFSIGNALED(status)
校验子进程是否被信号杀死，如果是返回True。
4）WTERMSIG(status)
子进程被信号杀死，可以利用该函数返回终止子进程的信号编号。

#include
#include
#include
#include


int main(void)
{int status;
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid > 0){
		pid_t wpid;
		printf("parent %d runing...n",getpid());
		while((wpid = waitpid(-1, &status ,WNOHANG)) != -1){
			if(wpid > 0){
				printf("parent wait child success,zombie pid :%dn",wpid);
				if(WIFEXITED(status))
					printf("child %d process exit code %dn",wpid,WEXITSTATUS(status) );
				if(WIFSIGNALED(status))
					printf("kill %d child process signal %dn",wpid,WTERMSIG(status) );
				break;
			}else{
				printf("parent Try to do a job ... n");
				sleep(1);
			}
		}
		while(1)
			sleep(1);
	}else if(pid == 0){
		printf("child %d running ...n",getpid());
		sleep(8);
		printf("child %d exit ...n",getpid());
		while(1);//signal 杀死 先卡住等待外部信号 方便测试
		//exit(8);  //正常推迟
	}else{
		perror("fork call failed");
		exit(0);
	}
	return 0;
}