Linux wait()、waitpid()實作程序同步

特殊程序

Linux系統中有兩種特殊程序：僵屍程序、孤兒程序；

僵屍程序：當程式調用exit()函數後，該程序并不是馬上就消失，
而是留下一個稱為僵屍程序的資料結構。僵屍程序是一種特殊的
程序，他幾乎放棄程序退出前占用的所有記憶體，既沒有可執行代
碼也不能被排程，隻在程序清單中留下一個位置，記載程序退出
狀态等資訊供父程序收集。若父程序中沒有回收子程序的代碼，
子程序會一直處于僵屍狀态。子程序退出後能釋放使用者區，但
不能釋放核心區的一些資料。

孤兒程序：父程序死了，子程序還或者，子程序就變成了孤兒程序。
此時，在較低的一些Linux版本，子程序會被init程序領養，但較高
的一些版本被一個特殊的程序領養；
           

特殊程序的危害

特殊程序不能再次運作。卻會占據一定的記憶體空間，當系統中的僵屍程序數量過多時，不僅會占據系統記憶體，還會占用程序id；是以使用wait()、waitpid()可以避免僵屍程序産生。

如果僵屍程序已經産生，通常解決僵屍程序的方法就是終止其父程序。這樣僵屍程序就會作為孤兒程序被init程序（現在的版本可能不是init程序領養，總之會有一個特殊的系統程序領養），這個特殊的程序會不斷調用wait()函數來擷取子程序的狀态，收集退出的子程序的狀态，并清理它占用的空間。最後，孤兒程序永遠不可能稱為僵屍程序；

wait()函數

傳回值：調用成功，傳回捕捉到的僵屍态子程序的id；調用失敗，傳回-1，errno被設定為ECHILD;

參數status：status是一個傳出參數，用于擷取子程序的退出狀态，如果不關心子程序的退出狀态可以傳入NULL；

調用wait()函數的程序會被挂起，進入阻塞狀态。直到子程序變成僵屍程序，wait()函數捕捉到子程序的退出狀态才會轉變到運作狀态，回收子程序的資源并傳回；若沒有變為僵屍态的子程序，wait()函數會讓程序一直阻塞。目前程序如果有多個子程序，隻要捕捉到一個變為僵屍态的子程序資訊，wait()函數就會傳回子程序id恢複執行狀态;

子程序的退出狀态被存放在exit()函數的status參數的低八位中。使用正常方法讀取比較麻煩，是以Linux定義了兩個宏，用于擷取程序退出狀态。

WIFEXITED(status);用于判斷子程序是否正常退出，如果是，傳回非零值，否則傳回零；

WEXITSTATUS(status);WIFEXITED()函數通常與WEXITSTATUS()函數搭配使用；若WIFEXITED()傳回非0（即正常退出），則可以使用WEXITSTATUS（）提取子程序的傳回值；

WIFSIGNALED(status) 如果子程序因為一個未捕獲的信号而終止，它就傳回真；否則傳回假。

WTERMSIG(status) 如果WIFSIGNALED(status)為真，則可以用該宏獲得導緻子程序終止的信号代碼。

WIFSTOPPED(status) 如果目前子程序被暫停了，則傳回真；否則傳回假。

WSTOPSIG(status) 如果WIFSTOPPED(status)為真，則可以使用該宏獲得導緻子程序暫停的信号代碼。

waitpid()函數

pid>0時，隻等待pid與該參數相同的子程序，如果該子程序一直沒有退出，那麼父程序會一直阻塞；

pid=0時，會等待同一個程序組的子程序，若子程序加入了其他程序組，waitpid()不再關心它的狀态；

pid=-1時，waitpid()與wait()函數相同，将阻塞等待并回收一個子程序；

pid<-1時，會等待指定程序組的任何子程序，程序組的id等于pid的絕對值；

int options

參數options提供了一些另外的選項來控制waitpid()函數的行為。如果不想使用這些選項，則可以把這個參數設為0。

主要使用的有以下兩個選項：

WNOHANG 如果pid指定的子程序沒有結束，則waitpid()函數立即傳回0，而不是阻塞在這個函數上等待；如果結束了，則傳回該子程序的程序号；

WUNTRACED 如果子程序進入暫停狀态，則馬上傳回。

這些參數可以用“|”運算符連接配接起來使用。

如果waitpid()函數執行成功，則傳回子程序的程序号；如果有錯誤發生，則傳回-1，并且将失敗的原因存放在errno變量中。

失敗的原因主要有：沒有子程序（errno設定為ECHILD），調用被某個信号中斷（errno設定為EINTR）或選項參數無效（errno設定為EINVAL）

如果像這樣調用waitpid函數：waitpid(-1, status, 0)，這此時waitpid()函數就完全退化成了wait()函數。