【Linux进程控制一】进程的终止和等待

一、进程终止

1.main函数的return

写C/C++代码时总会在写了int main函数的结尾写return 0,但是程序肯定不止能return 0

1.main函数和非main函数执行到return语句时表示此函数执行完毕
2.程序正常执行完毕且结果正确时return返回0
3.程序正常执行完毕但结果不正确时return返回非0

非0值有很多，1、2、3、4等数字分别有什么含义呢?

2.strerror函数

作用：将错误码转换为错误字符串

0对应成功，且在134号错误之后都是未知错误

查看最近进程的退出码： 指令echo $?
测试echo $?指令：

所以return返回的就是错误码

3.库函数exit

exit的参数即为错误码，和main函数return的值一样

exit函数和return的区别:
1.return只有在main中使用时才能代表此进程退出
2.exit函数在程序任一地方使用都可以直接退出进程，并且返回错误码
测试一下：

使用echo $?打印出来的退出码是11

4.系统调用_exit和库函数exit的区别

man的2号手册可以看见_exit系统调用：
它和exit一样都是终止进程且_exit的参数也代表错误码

两个有什么区别？用两段代码来验证：

//第一次运行的代码:
	printf("打印成功！");
	exit(22);
//第二次运行的代码:
	printf("打印成功！");
	_exit(22);

第一次打印了文字，第二次没有打印

printf打印本质是行刷新，如果不使用\n换行数据就一直存储在缓冲区不会打印
当用库函数exit结束进程就能把缓冲区的数据打印出来（刷新缓冲区数据）
而系统调用_exit就不会刷新缓冲区数据

深入思考：
exit是C语言提供的库函数，而_exit是操作系统提供的系统调用，_exit无法刷新缓冲区就说明缓冲区不在操作系统内，也就是说缓冲区不由操作系统来维护，而是由C标准维护

5.异常信号

对于任意一个进程，都只有两种退出情况：
1.代码执行完毕，正常退出
2.进程发生了异常，被迫退出

命令行输入Ctrl+C传递信号杀掉进程是异常终止
比如说访问空指针，野指针，除零错误等等，这些都会导致进程直接终止

报出一个错误Floating point exception，说明可能存在 / 或者 % 的除数为 0 的情况，这就说明进程发生了异常
进程发生异常的本质，是收到了异常信号
通过指令kill -l来查看异常信号：

8号正是singal Floating point exception的缩写

该程序会陷入死循环，然后每隔一秒输出自己的pid
当进程执行起来后我们对其发送8信号

左侧窗口执行进程后，pid=559712，右侧窗口执行指令kill -8 559712，就向559712发送了8号信号，此时进程直接退出，并输出Floating point exception
明明是一个死循环，我们可以通过发送异常信号直接终止，而代码中明明没有除零错误，我们也可以通过信号对其强行加上异常

程序异常崩溃时，return的退出码是无意义的，因为退出码对应的return语句还没执行就已经崩溃了

6.变量errno

errno是C语言中的一个全局变量，它里面存储的是上一次函数调用的错误码，比如使用fopen函数打开文件时，如果打开失败不仅文件指针fp会被赋值为NULL，同时错误码errno也会被系统自动赋值


在当前目录下，不存在一个叫做111.c的文件，我们用fopen以r形式打开，那么fopen是打不开文件的，于是就会向errno进行写入

执行结果：输出了错误码2，strerror将错误码转换为错误字符串：即没有对应的文件或目录

二、进程等待

1.什么是进程等待？

进程等待用于回收子进程的资源，避免子进程的PCB一直占用资源，并且可以获取子进程的退出信息，得知子进程任务的执行情况，进程等待主要通过两个系统调用接口wait和waitpid来完成

2.wait接口

使用wait接口，需要包含头文件<sys/types.h>和<sys/wait.h>，其函数原型为：

pid_t wait(int* stat_loc);

wait的返回值是一个int类型
返回值大于0，返回等待到的子进程的pid
返回值小于0，等待失败

先通过fork创建了一个子进程
子进程进入if语句，进行五秒倒计时，然后退出，并且退出码为5
父进程则通过wait函数进行等待，传入指针&status，接收返回值pid，最后输出status和pid的值

1. wait的返回值就是子进程的pid
2. status一开始被初始化为0，wait之后，status = 1280，可知wait确实会修改传入的参数
3. 子进程总共sleep了五秒，而父进程在等待的这五秒中，没有任何动作，就等着子进程结束，然后对它进行回收，这个过程父进程处于阻塞状态，称为阻塞等待

status为什么是1280？

3.status

status要当作一个位图来看：

• 灰色部分：（status是一个int类型，占32比特）后16比特是无效的，不填入任何内容
• 黄色部分：第8 - 15位，共8比特，表示wait到的子进程的退出码
• 绿色部分：第7位，core dump标志位本章节不考虑该位置
• 蓝色部分：第0 - 6位，共7比特，用户表示wait到的子进程的退出信号

因为return的退出码是5，二进制为0101，所以status后16位是0000 0101 0000 0000，转换为十进制正是wait修改后的status值1280，退出无异常所以退出信号为0

从status中提取出退出码和退出信号，就要对其进行位操作：

status直接与01111111进行按位与&，就能得到退出信号，01111111的十六进制表示为0X7F
int sig = status & 0x7F;

status右移8位后，与11111111进行按位与&，就能得到退出码，11111111的十六进制表示为0XFF
int code = (status >> 8) & 0xFF;

可以看到退出码为5，退出信号为0
Linux还给用户提供了两个宏函数，用于检测status：

WIFEXITED：检测进程是否正常退出，返回一个布尔值，如果进从正常退出，返回真
WEXITSTATUS：提取子进程的退出码，也就是第8 - 15位
使用：

if(WIFSIGNALED(status))
    printf("exit code = %d\n", WEXITSTATUS(status));
else
    printf("子进程退出异常...\n");

4.waitpid接口

进程等待的另外一个接口是waitpid接口，需要包含头文件<sys/types.h>和<sys/wait.h>，其函数原型为：

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

一个进程是可以有多个子进程的，但一个wait只能等待一个子进程，如果有多个子进程，那么wait函数只能等待第一个结束的子进程，而waitpid则是针对pid来对进程进行等待

waitpid的第一个参数是子进程的pid，第二个参数用于接收退出信息也就是刚刚的status，第三个参数用于控制等待的模式

通过代码验证wait和waitpid的区别：

我们通过fork创建了两个子进程，第一个子进程输出自己的pid后会sleep五秒，而第二个子进程输出pid后sleep一秒
父进程只wait一次，最后父进程输出wait的返回值，而返回值就是等待到的子进程的pid，这样就可以判断父进程wait到了哪一个子进程

child1的pid = 624488，child2的pid = 624489，而wait的返回值为624489，说明wait到了第二个进程。因为第二个进程先结束，所以被wait先接收了

现在我们把上述代码中的wait改为waitpid再次尝试：

通过waitpid的第一个参数，指定等待id1，也就是第一个子进程，第三个参数先设为0，后续讲解该参数的作用

返回值和child1匹配上了，可以说明虽然child1更晚结束，但是waitpid只会等待指定的进程，就算有其他子进程先结束了waitpid也不会去先回收

第三个参数用于控制进程等待的模式：

0：进行阻塞等待
WNOHANG：进行非阻塞等待

讲到wait时，简单提到了阻塞等待，也就是父进程在wait的时候，什么也不做，进入阻塞状态，直到wait成功

而非阻塞等待不同，进行非阻塞等待时，如果本次waitpid暂时没有等待到，那么父进程不会阻塞，waitpid直接返回0，表示本次等待没有等待到子进程。此时父进程就可以空出时间去完成别的任务，而不是什么也不做一直在等了

代码验证：

先通过fork创建了一个子进程，子进程sleep五秒。父进程陷入一个while死循环，每次循环开始，都以WNOHANG模式waitpid一次，由于该模式不会阻塞等待，只要当前子进程没有结束，那么waitpid直接返回0，去执行后面的if语句
如果当前返回值为0，说明当前子进程没有结束
如果当前返回值> 0，说明子进程结束了，waitpid也成功了，此时返回值就是子进程的pid ，跳出循环

子进程一共执行五秒后才退出，以非阻塞等待的模式，父进程就可以把这五秒拿去做其他事情