wait函數和waitpid函數

1. 僵屍程序

1. 說明
   1. 子程序結束但是沒有完全釋放記憶體(在核心中的task_struct沒有釋放)，該程序就會成為僵屍程序
   2. 當僵屍程序的父程序結束後就會被init程序(1号程序)接管，最終被回收
2. 僵屍程序的危害
   1. 如果你不處理僵屍程序的話，那麼保留的那段資訊就不會釋放，其程序号就會一定被占用，但是系統所能使用的程序号是有限的，如果大量的産生僵屍程序，将因為沒有可用的程序号而導緻系統不能産生新的程序
3. 避免僵屍程序
   1. 讓僵屍程序的父程序來回收，父程序每隔一段時間來查詢子程序是否結束并被回收，調用wait或者waitpid函數，通知核心釋放僵屍程序
   2. 采用信号SIGCHLD通知處理，并在信号處理程式中調用wait函數
   3. 讓僵屍程序成為孤兒程序，并有init程序回收

2.避免僵屍程序方法一說明

• 頭檔案

#include <sys/types.h>
    #include <sys/wait.h>
           

• 差別
  1. 在一個程序終止前，wait 使其調用者阻塞
  2. waitpid 函數有一個選擇項，可以使調用者不阻塞
  3. waitpid 等待一個指定的子程序，wait 等待所有的子程序，傳回任一子程序的終止狀态
• 參數
  1. status參數
     1. 為空時，代表任意狀态結束的子程序，若不為空，則代表指定狀态結束的子程序
  2. options參數
     1. WNOHANG：若由pid指定的子程序沒有退出則立即傳回，則waitpid不阻塞，此時傳回值為0
     2. WUNTRACED：若某實作支援作業控制，則由pid指定的任一子程序狀态已暫停，且其狀态自暫停以來還未報告過，則傳回其狀态
  3. 檢查 wait 和 waitpid 函數傳回終止狀态的宏(前面判斷，後面獲得狀态碼)
     1. WIFEXITED/WEXITSTATUS(status)：若為正常終止子程序的傳回的狀态，則為真
     2. WIFSIGNALED/WTERMSIG(status)：若為異常終止子程序的傳回的狀态，則為真(接到一個不能捕捉的信号)
     3. WIFSTOPED/WSTOPSIG(status)：若為目前暫停子程序的傳回的狀态，則為真(如果目前程序在終止前暫停過，則獲得暫停的狀态碼)

2. wait函數

1. 原型：

   pid_t wait(int *status)

2. 傳回：成功傳回子程序ID，出錯傳回-1
3. 作用：等待子程序退出并回收，防止僵屍程序産生

3. waitpid函數

1. 原型：

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

2. 傳回：成功傳回子程序ID，出錯傳回-1
3. 功能：wait函數的非阻塞版本
4. pid參數：
   1. pid == -1：等待任一子程序，與功能 wait 相等
   2. pid > 0：等待其程序ID與 pid 相等的子程序
   3. pid == 0：等待其組ID等于調用程序的組ID的任一子程序
   4. pid < -1：等待其組ID等于 pid 的絕對值的任一子程序

4. 示例

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

    void out_status(int status){
        if(WIFEXITED(status)){
            //正常終止
            printf("normal exit: %d\n", WEXITSTATUS(status));
        }
        else if(WIFSIGNALED(status)){
            //異常終止
            printf("abnormal term: %d\n", WTERMSIG(status));
        }
        else if(WIFSTOPPED(status)){
            //終止前暫停或者等待過
            printf("stopped sig: %d\n", WSTOPSIG(status));
            //kill -19 測試結果
        }
        else{
            printf("unknow sig\n");
        }
    }

    int main(void){

        int status;
        pid_t pid;

        if((pid = fork()) < ){
            perror("fork error");
            exit();
        }
        else if(pid == ){
            printf("pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
            exit(); //子程序終止運作
        }

        //父程序阻塞，等待子程序結束并回收
        wait(&status);
        out_status(status);

        printf("--------------------------\n");

        if((pid = fork()) < ){
            perror("fork error");
            exit();
        }
        else if(pid == ){
            printf("pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());

            int i = , j = ;
            int k = i / j;  //異常測試
            printf("k: %d\n", k);
        }

        wait(&status);
        out_status(status);
        printf("--------------------------\n");


        if((pid = fork()) < ){
            perror("fork error");
            exit();
        }
        else if(pid == ){
            printf("pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
            pause();  //暫停測試
        }

        do{
            //暫停測試需要用waitpid來捕獲暫停的信号，并傳回
            pid = waitpid(pid, &status, WNOHANG | WUNTRACED);

            if(pid == ){
                sleep();
            }
        }while(pid == );
        out_status(status);

        return ;
    }
           

• 運作測試
  1. 運作程式

     

  2. 發送信号給程式

     

  3. 測試結果