【Linux系统编程（进程编程）】进程的退出：父进程等待子进程的退出之僵尸进程与孤儿进程

2024-03-24 06:36
文章标签 linux 系统 编程 进程 等待 僵尸 退出 孤儿

本文主要是介绍【Linux系统编程（进程编程）】进程的退出：父进程等待子进程的退出之僵尸进程与孤儿进程，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

  • 一、进程退出
    • 1.1、进程正常退出方式
    • 1.2、异常退出
  • 二、父进程等待子进程退出（一）
    • 2.1、为什么要等待子进程退出
    • 2.2、（1）父进程等待子进程退出并收集子进程的退出状态
      • 如何等待
      • wstatus空
      • wstatus非空
    • 2.3、（2）子进程退出状态不被收集，变成僵尸进程（僵死进程）。
      • vfork没有使用wait，退出状态不被收集，子进程变成僵尸进程
      • fork没有使用wait，退出状态不被收集，子进程变成僵尸进程
  • 三、父进程等待子进程退出（二）
    • 3.1、相关函数
      • 阻塞等待
      • 非阻塞等待
    • 3.2、孤儿进程（面s）

一、进程退出

vfork保证子进程先运行，当子进程退出后，父进程才运行。

1.1、进程正常退出方式

共5种退出方式

  1. main函数调用return
  2. 进程调用exit()，标准c库
  3. 进程调用_exit()或者_Exit()，属于系统调用

补充

  1. 进程最后一个线程返回
  2. 最后一个线程调用pthread_exit

1.2、异常退出

  1. 主动调用abort()，放弃当前进程
  2. 当进程收到某些信号时，如ctrl+C【ctrl+Z???挂起】
  3. 最后一个进程对取消（cancellation）请求做出相应

不管进程如何终止，最后都会执行内核中同一段代码。这段代码为响应进程关闭素有打开的描述符，释放它所使用的存储器。

对上述任意一种终止情形，我们都希望终止进程能够通知其父进程它是如何终止的。对于三个终止函数（exit、_exit、_Exit），实现这一点的方法是，将其退出状态传递（exit status）作为参数传递给函数。

在异常终止情况下，内核（不是进程本身）产生一个指示其异常终止原因的一个状态（termination status）。在任意一种情况下，该终止进程的父进程都能调用wait或waitpid函数取得其终止状态。

那么收集退出状态无非就是给exit函数传递一个值。
image.png
image.png
建议使用exit，是对_exit或_Exit的封装，会对进程的缓冲区做些处理，而_exit或_Exit系统调用是直接退出。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;pid = vfork();if(pid > 0){while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 3){_Exit(0);//break;}}}return 0;
}

二、父进程等待子进程退出（一）

2.1、为什么要等待子进程退出

问：创建子进程的目的是什么？

创建子进程的目的是为了让子进程干活，那么子进程不一定能把交给它的活顺利都做完。所以我们比较关心子进程干没干完活，干的怎么样。所以我们要等待子进程的退出，并且收集退出的状态。
我不仅要等待子进程的退出，而且还要检测你这个活干的怎么样。 你正常退出，你活干到什么程度，根据exit的退出码的不同进程判断。你没干完是异常退出，你是不想干了还是其它原因ctrl+C了等等。这是父进程为什么要等待子进程的退出的原因。

2.2、（1）父进程等待子进程退出并收集子进程的退出状态

调用wait函数，解析返回状态码。子进程调用exit返回状态码。
调用wait可以防止子进程变成僵尸进程。
image.png

如何等待

使用wait函数
image.png
函数参数是一个地址
wstatus参数：是一个整型数指针
wstatus非空：子进程退出状态放在它所指向的地址中。
wstatus空：不关心退出状态。

wstatus空

父进程中使用了wait函数，就不会出现子进程变成僵尸进程的情况。
image.png

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;pid = fork();if(pid > 0){wait(NULL);while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 5){exit(0);}}}return 0;
}

wstatus非空

非空：检查退出状态，存在status里面
image.png

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;int status = 10;pid = fork();if(pid > 0){wait(&status);printf("chlid quit, chlid status:%d\n", WEXITSTATUS(status));while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 5){exit(3);}}}return 0;
}

2.3、（2）子进程退出状态不被收集，变成僵尸进程（僵死进程）。

vfork没有使用wait，退出状态不被收集，子进程变成僵尸进程

没有使用wait，退出状态不被收集

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;pid = vfork();if(pid > 0)//父进程{while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 3){exit(0);//break;}}}return 0;
}

使用ps查看进程
image.png
S+ 是正在运行的状态
Z+ 是僵尸进程 zombie

fork没有使用wait，退出状态不被收集，子进程变成僵尸进程

fork 父进程没有wait
同样，子进程执行结束，父进程没收集其退出状态，变为了僵尸进程
image.png

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;pid = fork();if(pid > 0){while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 5){exit(0);}}}return 0;
}

三、父进程等待子进程退出（二）

3.1、相关函数

image.png

  • 如果其所有子进程都在执行，则阻塞
  • 如果一个子进程已终止，正等待父进程获取其终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回
  • 如果它没有任何子进程，则立即出错返回

对于waitpid函数中几个参数解释如下：

  • pid == -1 等待任意子进程。就这一方面而言，waitpid与wait等效。
  • pid > 0 等待其进程ID与pid相等的子进程。
  • pid == 0 等待其组ID等于调用进程组ID的任一子进程。
  • pid < -1 等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。

status参数：是一个整型数指针
非空：子进程退出状态放在它所指向的地址中。
空：不关心退出状态
image.png

阻塞等待

阻塞等待不会出现僵尸进程情况


#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;int status = 10;pid = fork();if(pid > 0){wait(&status);//阻塞等待printf("chlid quit, chlid status:%d\n", WEXITSTATUS(status));while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 3){exit(3);}}}return 0;
}

非阻塞等待

非阻塞（se）等待，子进程也会变成僵尸进程（实验证明）。而且waitpid马上打印，好像不关心子进程，所以使用不多。一般使用wait。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;int status = 10;pid = fork();if(pid > 0){//wait(&status);waitpid(pid, &status, WNOHANG);//非阻塞等待printf("chlid quit, chlid status:%d\n", WEXITSTATUS(status));while(1){printf("cnt=%d\n", cnt);printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);}}else if(pid == 0){while(1){printf("this is chlid process, pid:%d\n",getpid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 3){exit(3);}}}return 0;
}

3.2、孤儿进程（面s）

父进程不等待子进程退出，在子进程结束之前就结束了自己的“生命”，此时子进程叫做孤儿进程。
Linux避免系统存在过多孤儿进程，init进程收留孤儿进程，变成孤儿进程的父进程。
init进程ID为1
实验验证：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{pid_t pid;int cnt = 0;int status = 10;pid = fork();if(pid > 0){printf("this is father process, pid:%d\n",getpid());}else if(pid == 0){while(1){printf("chlid pid:%d, my father pid:%d\n",getpid(), getppid());sleep(1);cnt++;if(cnt == 5){exit(3);}}}return 0;
}

image.png
这里父进程退出后，新的父进程的进程id为1468而不是1。
是因为：这里是在图形界面伪终端运行的，shell其实是init进程的一个子进程，故孤儿进程其实是被shell所收养
在字符化界面运行时，ppid就是1了。

这篇关于【Linux系统编程（进程编程）】进程的退出：父进程等待子进程的退出之僵尸进程与孤儿进程的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/840739。

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