系統編程-回收子進程-孤兒和殭屍進程，wait和waitpid方法

1. 孤兒進程

孤兒進程: 父進程先於子進程結束，則子進程成爲孤兒進程，子進程的父進程成爲init進程，稱爲init進程領養孤兒進程。
危害：沒什麼危害…

產生孤兒進程的舉例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
	pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
		while(1){//強制不讓子進程退出，變爲孤兒進程
       		printf("I am child,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
			sleep(1);
		}
    }else if(pid>0){// parent
        printf("I am parent,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
		sleep(5);
		printf("I am parent,I will die!\n");
    }
	return 0;
}

2. 殭屍進程

殭屍進程: 子進程終止，父進程尚未回收，子進程殘留資源（PCB）存放於內核中，此子進程便成爲殭屍（zombie）進程。
注意：殭屍進程是不能使用kill命令清除掉的。因爲kill命令只是用來終止進程的，而殭屍進程已經終止。

產生殭屍進程的舉例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
	pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){// child
       		printf("I am child,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
			sleep(2);
			printf("I am child,I will die!\n");
		}
    }else if(pid>0){// parent
		while(1){//強制不讓父進程退出，子進程變爲殭屍進程
        	printf("I am parent,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
			sleep(5);
		}
    }
	return 0;
}

危害：殭屍進程會佔用系統資源，如果很多，則會嚴重影響服務器的性能；
如何解決殭屍進程：
①殺死他的父進程使其變成孤兒進程，進而被系統處理。
②wait函數

3. 子進程回收

  一個進程在終止時會關閉所有文件描述符，釋放在用戶空間分配的內存，但它的PCB還保留着，內核在其中保存了一些信息：如果是正常終止則保存着退出狀態，如果是異常終止則保存着導致該進程終止的信號是哪個。這個進程的父進程可以調用wait或waitpid獲取這些信息，然後徹底清除掉這個進程。我們知道一個進程的退出狀態可以在Shell中用特殊變量$?查看，因爲Shell是它的父進程，當它終止時Shell調用wait或waitpid得到它的退出狀態同時徹底清除掉這個進程。

3.1 wait

父進程調用wait函數可以回收子進程終止信息。該函數有三個功能：
① 阻塞等待子進程退出
② 回收子進程殘留資源
③ 獲取子進程結束狀態(退出原因)。

wait函數的原型是：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

  進程一旦調用了wait，就立即阻塞自己，由wait自動分析是否當前進程的某個子進程已經退出，如果讓它找到了這樣一個已經變成殭屍進程的子進程，wait就會收集這個子進程的信息，並把它徹底銷燬後返回；如果沒有找到這樣一個子進程，wait就會一直阻塞在這裏，直到有一個這樣的進程出現爲止。

  參數status用來保存被回收進程退出時的一些狀態，如果我們不想知道這個子進程是如何死掉的，只想把它消滅掉的話，那麼我們可以設定這個參數爲NULL，就像下面這樣：

pid_t pid = wait(NULL);

  如果成功，wait會返回被回收子進程的進程ID，如果調用進程沒有子進程，調用就會失敗，此時wait返回-1，同時errno被置爲ECHILD。
  返回的status只是一個整型變量，不能很精確的描述出狀態，因此需要藉助宏函數來進一步判斷進程終止的具體原因。經常用到的宏函數爲如下兩組：

//正常死亡WIFEXITED
if(WIFEXITED(status)){
	pfintf("%d:"WEXITSTATUS(status));
}
//非正常死亡
if(WIFSIGNALED(status)){
	pfintf("%d:"WTERMSIG(status));
}

1. WIFEXITED(status) 爲非0 → 進程正常結束

WEXITSTATUS(status) 如上宏爲真，使用此宏 → 獲取進程退出狀態 (return/exit的參數)

2. WIFSIGNALED(status) 爲非0 → 進程異常終止

WTERMSIG(status) 如上宏爲真，使用此宏 → 取得使進程終止的那個信號的編號。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
	pid_t pid = fork();
	if(pid==0){
		printf("I am child,will die!\n");
		sleep(2);
		//while(1){
			printf("I am child,Come and hit me!!\n");
			sleep(1);
		//}
		return 101;
	}
	else if(pid>0){
		printf("I am parent,wait for child die\n");
		int status;
		pid_t wpid = wait(&status);
		printf("wait ok,wpid = %d,pid = %d\n",wpid,pid);
		//正常死亡WIFEXITED
		if(WIFEXITED(status)){
			printf("child exit with %d\n:",WEXITSTATUS(status));
		}
		//非正常死亡
		if(WIFSIGNALED(status)){
			printf("child killed by %d:",WTERMSIG(status));
		}
	}
}

子進程正常死亡運行結果：

子進程一直運行時（while(1)），kill掉之後運行結果：

3.2 waitpid

作用同wait，但可指定pid進程清理，可以不阻塞。
waitpid函數的原型是：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

返回值：
成功：返回清理掉的子進程ID；
失敗：-1(出錯，無子進程)；
返回0值，參3傳WNOHANG，且子進程正在運行。

pid：
從參數的名字pid和類型pid_t 就可以看出，這裏需要的是一個進程ID。當pid取不同的值時，在這裏有不同的意義。

• pid >0時，回收指定ID的子進程，只等待進程ID等於pid的子進程，不管其他已經有多少個子進程運行結束退出了，只要指定的子進程還沒結束，waitpid就會一直等下去；
• pid = -1時，回收任意子進程（相當於wait），等待任何一個子進程退出，沒有 任何限制；
• pid = 0時，回收和當前調用waitpid一個組的所有子進程，如果 子進程已經加入了別的進程組，waitpid不會對它做任何理睬；
• pid < -1時，回收指定進程組內的任意子進程，這個進程組的ID等於pid的絕對值；

options：

• 0：（相當於wait）阻塞回收
• WNOHANG：非阻塞回收，用輪詢結構回收。

3. wait和waitpid的區別

• 在一個子進程終止前，wait使其調用者阻塞，而waitpid則提供了非阻塞版本；
• waitpid等待一個指定的子進程，而wait等待第一個終止的子進程；
• waitpid支持作業控制（以WUNTRACED選項，由pid指定的任一子進程狀態，且其狀態自暫停以來還未報告過，則返回其狀態）；

注意：一次wait或waitpid調用只能清理一個子進程，清理多個子進程應使用循環。

wait循環回收：

運行結果：

waitpid循環回收：

運行結果：