Linux wait()、waitpid()实现进程同步

特殊进程

Linux系统中有两种特殊进程：僵尸进程、孤儿进程；

僵尸进程：当程序调用exit()函数后，该进程并不是马上就消失，
而是留下一个称为僵尸进程的数据结构。僵尸进程是一种特殊的
进程，他几乎放弃进程退出前占用的所有内存，既没有可执行代
码也不能被调度，只在进程列表中留下一个位置，记载进程退出
状态等信息供父进程收集。若父进程中没有回收子进程的代码，
子进程会一直处于僵尸状态。子进程退出后能释放用户区，但
不能释放内核区的一些数据。

孤儿进程：父进程死了，子进程还或者，子进程就变成了孤儿进程。
此时，在较低的一些Linux版本，子进程会被init进程领养，但较高
的一些版本被一个特殊的进程领养；
           

特殊进程的危害

特殊进程不能再次运行。却会占据一定的内存空间，当系统中的僵尸进程数量过多时，不仅会占据系统内存，还会占用进程id；因此使用wait()、waitpid()可以避免僵尸进程产生。

如果僵尸进程已经产生，通常解决僵尸进程的方法就是终止其父进程。这样僵尸进程就会作为孤儿进程被init进程（现在的版本可能不是init进程领养，总之会有一个特殊的系统进程领养），这个特殊的进程会不断调用wait()函数来获取子进程的状态，收集退出的子进程的状态，并清理它占用的空间。最后，孤儿进程永远不可能称为僵尸进程；

wait()函数

返回值：调用成功，返回捕捉到的僵尸态子进程的id；调用失败，返回-1，errno被设置为ECHILD;

参数status：status是一个传出参数，用于获取子进程的退出状态，如果不关心子进程的退出状态可以传入NULL；

调用wait()函数的进程会被挂起，进入阻塞状态。直到子进程变成僵尸进程，wait()函数捕捉到子进程的退出状态才会转变到运行状态，回收子进程的资源并返回；若没有变为僵尸态的子进程，wait()函数会让进程一直阻塞。当前进程如果有多个子进程，只要捕捉到一个变为僵尸态的子进程信息，wait()函数就会返回子进程id恢复执行状态;

子进程的退出状态被存放在exit()函数的status参数的低八位中。使用常规方法读取比较麻烦，所以Linux定义了两个宏，用于获取进程退出状态。

WIFEXITED(status);用于判断子进程是否正常退出，如果是，返回非零值，否则返回零；

WEXITSTATUS(status);WIFEXITED()函数通常与WEXITSTATUS()函数搭配使用；若WIFEXITED()返回非0（即正常退出），则可以使用WEXITSTATUS（）提取子进程的返回值；

WIFSIGNALED(status) 如果子进程因为一个未捕获的信号而终止，它就返回真；否则返回假。

WTERMSIG(status) 如果WIFSIGNALED(status)为真，则可以用该宏获得导致子进程终止的信号代码。

WIFSTOPPED(status) 如果当前子进程被暂停了，则返回真；否则返回假。

WSTOPSIG(status) 如果WIFSTOPPED(status)为真，则可以使用该宏获得导致子进程暂停的信号代码。

waitpid()函数

pid>0时，只等待pid与该参数相同的子进程，如果该子进程一直没有退出，那么父进程会一直阻塞；

pid=0时，会等待同一个进程组的子进程，若子进程加入了其他进程组，waitpid()不再关心它的状态；

pid=-1时，waitpid()与wait()函数相同，将阻塞等待并回收一个子进程；

pid<-1时，会等待指定进程组的任何子进程，进程组的id等于pid的绝对值；

int options

参数options提供了一些另外的选项来控制waitpid()函数的行为。如果不想使用这些选项，则可以把这个参数设为0。

主要使用的有以下两个选项：

WNOHANG 如果pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数立即返回0，而不是阻塞在这个函数上等待；如果结束了，则返回该子进程的进程号；

WUNTRACED 如果子进程进入暂停状态，则马上返回。

这些参数可以用“|”运算符连接起来使用。

如果waitpid()函数执行成功，则返回子进程的进程号；如果有错误发生，则返回-1，并且将失败的原因存放在errno变量中。

失败的原因主要有：没有子进程（errno设置为ECHILD），调用被某个信号中断（errno设置为EINTR）或选项参数无效（errno设置为EINVAL）

如果像这样调用waitpid函数：waitpid(-1, status, 0)，这此时waitpid()函数就完全退化成了wait()函数。