进程控制

进程终止
- 进程退出场景
- 退出码
- 错误码
- 退出程序
- - exit
  - return
  - _exit
- 总结
进程等待
- 进程等待必要性
- 等待命令
- - wait
  - waitpid
- 退出状态
- 阻塞等待

进程终止

进程退出场景

我们常见的进程退出场景有如下几种：
代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止

退出码

我们可以通过echo $?来查看最近一次进程退出时的退出码。
这里使用一段代码来看看我们编写的函数的退出码是什么？

#include<stdio.h>int main()
{printf("hello world\n");return 1;
}

运行结果如下：

这里我们可以看到我们将return值设为1，使用echo $?打印出来的退出码也是1，说明main的return值就是进程的退出码。第二次打印退出码打印的是echo $?的退出码，这说明代码运行完毕，结果正确，返回0，代码运行完毕，结果不正确返回非0。

错误码

错误码和之前学过的命令行参数以及环境变量类似，都是以字符串的形式存放在对应是数组中，可以通过遍历下标来查看，下面通过一段代码来查看有哪些错误码

int main()
{int i=0;
for(i=0;i<100;i++)
{printf("%d:%s\n",i,strerror(i));
}
return 0;
}

运行结果如下：

退出程序

exit

使用exit命令可以直接退出程序，在任意位置调用，都代表终止进程，参数是退出码。

int main()
{printf("hello world\n");exit(10);printf("hello world\n");return 0;
}

这里看到exit后面()内的数字就是退出码，并且进程会在遇到exit位置时就会终止进程，不执行后面的代码。

return

return：main函数return，代表进程退出，return是我们比较常用的一种退出进程的方式，这里需要注意的是exit和return本身就会要求系统进行缓冲区刷新。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数会将main的返回值当做 exit的参数。

int main()
{printf("hello world\n");exit(10);printf("hello world\n");return 0;
}

这里我们看到即使没有使用\n选项，系统也进行了缓冲区刷新。

_exit

_exit：强制终止进程，不进行程序的后续收尾工作，比如刷新缓冲区.

int main()
{printf("hello world");sleep(4);_exit(12);return 0;
}

这里我们可以看到使用_exit退出进程，他并不会进行刷新缓冲区，因此也看不到打印结果

总结

进程退出，在操作系统层面，做了什么？
系统层面少了一个进程，需要free PCB， free mm_struct ，free页表和各种映射关系，代码加数据和申请的空间也要被释放掉。

进程等待

进程等待必要性

之前我们了解到父子进程谁先执行并没有确定的情况，但是子进程退出，父进程如果不管不顾，就可能造成‘僵尸进程’的问题，进而造成内存泄漏，因此需要父进程等待子进程结束。
进程一旦变成僵尸状态，那就刀枪不入，kill -9 也无能为力，因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
我们需要知道父进程派给子进程的任务完成的如何。如子进程运行完成，结果对还是不对，或者是否正常退出。
父进程通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程退出信息

等待命令

wait

使用man手册我们可以查看wait指令的相关信息

wait命令成功返回被等待进程的pid失败则返回-1，他的参数是输出型参数用来获取子进程退出状态，不关心则设置为NULL。

int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){//childint count=5;while(count){printf("if:%d child is running:count is %d \n",getpid(),count);count--;}exit(0);}//sleep(5);pid_t ret=wait(NULL);if(ret>0){printf("father wait success %d\n",ret);}else {printf("father wait failed\n");}return 0;
}

waitpid

还是使用man手册查看waitpid的介绍

waitpid的返回值：
当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
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；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；
参数：
pid设置为-1时，表示等待任意一个子进程，与wait等效
当pid设置为大于0时，等待其进程ID与pid相等的子进程。

status退出状态：
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）
WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零，提取子进程退出码。（查看进程的退出码）

option：
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。

int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){//childint count=5;while(count){printf("id :%d child is running :count is %d\n",getpid(),count);count--;}exit(0);}pid_t ret=waitpid(id,NULL,0);if(ret>0){printf("father wait success :ret %d\n",ret);}else {printf("father wait failed\n");}return 0;
}

退出状态

使用wait和waitpid命令时，我们发现他都需要传入一个输出型参数，这个参数是进程状态，当我们不关心时可以输入NULL，但是如果我们想要获取进程状态呢？
父进程获得的status结果，一定和子进程退出情况强相关。status是一个整型，他有32个比特位，我们只看低16位。其中高8位接收的是进程的退出码，低7位接收的是进程的终止信号，第8个比特位表示信号core dump。

int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){//childint count=5;while(count){printf("id :%d child is running :count is %d\n",getpid(),count);count--;}exit(10);}int status=0;pid_t ret=waitpid(id, &status ,0);if(ret>0){//正常退出printf("father wait success :ret %d\n",ret);printf("child exit code:%d\n",(status>>8)&0xFF);printf("child exit signal %d\n",(status)&0x7F);}else {printf("father wait failed\n");}return 0;
}

除此以外，还可以使用宏来获取对应的退出码：

int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){//childint count=5;while(count){printf("id :%d child is running :count is %d\n",getpid(),count);count--;}sleep(5);exit(10);}int status=0;pid_t ret=waitpid(id, &status ,0);if(WIFEXITED(status)){//正常结束的，获取对应的退出码printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));}if(ret>0){//正常退出printf("father wait success :ret %d\n",ret);printf("child exit code:%d\n",(status>>8)&0xFF);printf("child exit signal %d\n",(status)&0x7F);}else {printf("father wait failed\n");}return 0;
}

如果使用kill命令或者ctrl+c来终止进程，此时宏无法输出退出状态

bash是命令行启动的所有进程的父进程。
bash一定是通过wait方式得到子进程的退出结果，所以能看到进程的退出码。

阻塞等待

waitpid中的option选项：

0-阻塞等待，默认行为
WNOHANG：设置等待方式为非阻塞等待

阻塞等待：需要等一个进程结束，一直等待
非阻塞等待：需要进行基于非阻塞等待的轮询方案。
阻塞的本质是将进程的PCB被放入了等待队列，并将进程的状态改为S状态
返回的本质是将进程的PCB从等待队列拿到运行队列中，从而被CPU调度

int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){//childint count=5;while(count){printf("child is running id : %d\n",getpid());count--;sleep(1);}sleep(5);exit(1);}int status=0;pid_t ret = waitpid(id,&status,WNOHANG);while(ret==0){ret =  waitpid(id,&status,WNOHANG);if(ret==0){//子进程没有退出，但是等待成功需要重复等待printf("waiting  ret: %d status :%d\n",ret,(status>>8)&0xFF);sleep(1);}else if(ret>0){//子进程退出了waitpid也成功了，获得相应的结果printf("wait success ret: %d status: %d\n",ret,(status>>8)&0xFF);}else {//等待失败}}return 0;
}

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