【linuxC语言】vfork、wait与waitpid函数

前言

在Linux系统编程中，vfork()、wait() 和 waitpid() 函数是处理进程管理和控制流的重要工具。这些函数允许我们创建新进程、等待子进程结束并获取其退出状态，从而实现进程间的协作和管理。

一、函数使用

1.1 vfork

原型：

#include <unistd.h>
pid_t vfork(void);

作用：
vfork() 函数创建一个新进程，新进程是调用进程的一个副本，但是在子进程调用 exec() 或 _exit() 之前，子进程执行期间会暂停父进程的执行，因为子进程共享父进程的地址空间。与 fork() 不同的是，vfork() 函数保证子进程先运行，且父子进程共享地址空间，直到子进程调用了 exec() 或 _exit()。
参数：
无参数。
返回值：
如果是子进程，返回0。
如果是父进程，返回子进程的进程ID。
如果发生错误，则返回-1。

1.2 wait

原型：

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

作用：
wait() 函数用于等待任何一个子进程结束，并获取其退出状态。调用 wait() 函数会阻塞当前进程，直到任何一个子进程退出为止。
参数：
status：用于存储子进程的退出状态信息的整型指针。
返回值：
如果成功等待到一个子进程结束，返回子进程的进程ID。
如果没有子进程，返回-1，并且设置 errno 为 ECHILD。
如果发生错误，则返回-1。

1.3 waitpid

原型：

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

作用：
waitpid() 函数提供了更灵活的等待子进程结束的方式。它允许指定要等待的特定子进程的进程ID，并可以选择是否阻塞当前进程。
参数：
pid：指定要等待的子进程的进程ID，可以是：
< -1：等待进程组ID等于 pid 的任一子进程。
-1：等待任一子进程，类似于 wait()。
0：等待与调用进程同一进程组ID的任一子进程。
>0：等待进程ID等于 pid 的子进程。

status：用于存储子进程的退出状态信息的整型指针。
options：用于指定额外选项的整型参数。
返回值：
如果成功等待到一个子进程结束，返回子进程的进程ID。
如果没有子进程，返回0，并且不设置 errno。
如果发生错误，则返回-1，并设置 errno。

二、示例代码

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

int main() {
    pid_t pid;
    int status;

    printf("Before vfork\n");

    pid = vfork();

    if (pid == -1) {
        perror("vfork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pid == 0) { // Child process
        printf("Child process executing\n");
        sleep(2); // Simulate some work
        printf("Child process exiting\n");
        _exit(EXIT_SUCCESS); // Ensure to exit from child process
    } else { // Parent process
        printf("Parent process executing\n");
        if (waitpid(pid, &status, 0) == -1) {
            perror("waitpid");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        printf("Parent process continues\n");
    }

    return 0;
}

总结

在本文中，我们探讨了 vfork()、wait() 和 waitpid() 函数在Linux C语言编程中的应用。

vfork() 函数类似于 fork()，但是与 fork() 不同的是，它在子进程中共享父进程的地址空间，这样可以减少资源消耗。但需要注意的是，在子进程调用 exec() 或 _exit() 之前，父进程会被阻塞，直到子进程结束或调用了其中一个函数。
wait() 函数用于等待任何一个子进程结束，并获取其退出状态。调用 wait() 函数会阻塞当前进程，直到任何一个子进程退出为止。这有助于避免产生僵尸进程，保持系统的稳定性和性能。
waitpid() 函数提供了比 wait() 更加灵活的等待子进程退出的方法。它允许我们指定要等待的特定子进程的进程ID，并可以选择是否阻塞当前进程。这使得我们可以对子进程进行更精确的控制和管理。
综上所述，vfork()、wait() 和 waitpid() 函数在Linux C语言编程中扮演着重要角色，为进程管理和控制提供了强大的工具，使得我们能够更好地管理系统资源，确保程序的正确性和稳定性。