fork

fork

1. 进程标志

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

uid_t getpid(void);

uid_t getppid(void);

uid_t getuid(void);

uid_t geteuid(void);

gid_t getgid(void);

git_t getegid(void);

struct passed *getpwuid(uid_t uid);

struct passwd {

char *pw_name; /* 登录名称 */

char *pw_passwd; /* 登录口令 */

uid_t pw_uid; /* 用户 ID */

gid_t pw_gid; /* 用户组 ID */

char *pw_gecos; /* 用户的真名 */

char *pw_dir; /* 用户的目录 */

char *pw_shell; /* 用户的 SHELL */

};

#include <pwd.h>;

#include <sys/types.h>;

2. fork

pid_t fork();

当 fork 掉用失败的时候(内存不足或者是用户的最大进程数已到)fork 返回-1.父进程中返回子进程id，子进程返回0.

3. wait和waitpid

#include <sys/types.h>;

#include <sys/wait.h>;

pid_t wait(int *stat_loc);

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

两个系统调用用于等待子进程状态改变，并获取状态信息。如果该进程没有子进程或子进程已经结束，则wait/waitpid就会立即返回。

wait()阻塞执行直到子进程终止。

waitpid()默认情况下仅仅等待终止的子进程。但可通过options指定另外两种子进程状况改变。状态改变包含： the child terminated（默认，options=0）; the child was stopped by a signal（options=WUNTRACED）; or the child was resumed by a signal (options=WCONTINUED). 在子进程终止情况下，wait/waitpid准许系统释放子进程相关资源；若没有调用wait或waitpid子进程变为僵尸进程。

wait <==> waitpid(-1, &status, 0);

假如chilid已经改变状态，wait/waitpid会立即返回，否则两函数阻塞直到子进程状态改变或两函数被中断。若子进程状态改变，但还没有被wait/waitpid，则该进程被称为waitable。

waitpid()中pid取值范围如下：

< -1 等子进程中进程组ID等于pid绝对值的任一进程。

-1 等任一子进程。

0 等进程组ID等于调用进程组ID的任一进程。

> 0 等指定pid的状态改变。

waitpid()的options为0或（|）下列值：

WNOHANG，父进程不阻塞直接返回。

WUNTRACED，假如一个子进程停止（不能通过ptrace跟踪）就返回。若此选项不指定，则可追踪（traced）的已停止子进程的状态被返回。

WCONTINUED，一个已停止的进程由于收到信号SIGCONT而恢复则返回。

stat_loc保存子进程退出状态（一般exit，_exit，return），是一个整型指针，存储退出状态。若stat_loc不为NULL，则wait/waitpid储存退出状态（int型）在stat_loc中。可通过下列宏判断，参数为整型数，非指针。

WIFEXITED(status) return true假如子进程正常终止（exit，_exit, return）.

》》WEXITSTATUS(status) 返回子进程的退出状态，其由status的最低8bits组成。仅当WIFEXITED返回真时有效。

WIFSIGNALED(status) 返回真，假如子进程被信号终止。

》》WTERMSIG(status) 返回信号数字值（造成子进程终止的信号），仅当WIFSIGNALED为真时有效。

》》WCOREDUMP(status) 返回真，假如子进程生成core dump。仅当WIFSIGNALED为真时有效。

WIFSTOPPED(status) 返回真，假如子进程被信号stopped。仅当options包含WUNTRACED或子进程正在被traced时有效。

》》WSTOPSIG(status) 返回信号数字值（造成子进程stop的信号）。仅当WIFSTOPPED为真时有效。

WIFCONTINUED(status) 返回真，假如子进程被SIGCONT恢复。

RETURN VALUE

wait(): on success, returns the process ID of the terminated child; on error, -1 is returned

waitpid(): on success, returns the process ID of the child whose state has changed; if WNOHANG was specified and one or more child(ren) specified by pid exist, but have not yet changed state, then 0 is returned.On error, -1 is returned.

4. SIGCHLD

SIGCHLD信号产生的条件

1.子进程终止时会向父进程发送SIGCHLD信号，告知父进程回收自己，但该信号的默认处理动作为忽略，因此父进程仍然不会去回收子进程，需要捕捉处理实现子进程的回收；

（注意：需要注意的是，虽然进程对于 `SIGCHLD`的默认动作是忽略，但是还是显示写出来，才能有效；signal(SIGCHLD, SIG_IGN)，这样子进程直接会退出。）

2.子进程接收到SIGSTOP（19）信号停止时；

3.子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时。

综上：子进程结束、接收到SIGSTOP停止（挂起）和接收到SIGCONT唤醒时都会向父进程发送SIGCHLD信号。父进程可以捕捉该信号，来实现对子进程的回收，或者了解子进程所处的状态。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
 
void sys_err(char *str)
{
    perror(str);
    exit(1);
}
 
void do_sig_child(int signo)
{
    int status;
    pid_t pid;

// 不可以将捕捉函数内部的while替换为if。因为在执行捕捉函数期间，发送了多次SIGCHLD信号，未决信号集只是记录了一次
// 因此下一次再调用捕捉函数时，if只能完成对一个子进程的回收（即使有多个子进程都发了信号，但是只是调用一次捕捉函数）。
// 而while循环则可以对所有结束了的子进程都完成回收。因此对于多个子进程的回收，最好采用循环的方式，不采用if。
//    if ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {
    while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {
        if (WIFEXITED(status))
            printf("------------child %d exit with %d
", pid, WEXITSTATUS(status));
        else if (WIFSIGNALED(status))
            printf("child %d killed by the %dth signal
", pid, WTERMSIG(status));
    }
}
 
int main(void)
{
    pid_t pid;
    int i;
    //阻塞SIGCHLD
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        if ((pid = fork()) == 0)
            break;
        else if (pid < 0)
            sys_err("fork");
    }
 
    if (pid == 0) {     //10个子进程
        int n = 1;
        while (n--) {
            printf("child ID %d
", getpid());
            sleep(1);
        }
        return i+1;      //子进程结束状态依次为1、2、••••••、10
    } else if (pid > 0) {   
        struct sigaction act;
 
        act.sa_handler = do_sig_child;
        sigemptyset(&act.sa_mask);
        act.sa_flags = 0;
        sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
        //解除对SIGCHLD的阻塞
 
        while (1) {
            printf("Parent ID %d
", getpid());
            sleep(1);
        }
    }
 
    return 0;
}

父子进程信号处理：

1.子进程继承了父进程的信号屏蔽字和信号处理动作，但子进程没有继承未决信号集spending。

2.注意注册信号捕捉函数的位置。

3.应该在fork之前，阻塞SIGCHLD信号。注册完捕捉函数后解除阻塞。

参考：SIGCHLD信号 Linux: 关于 SIGCHLD 的更多细节

5. 僵尸进程危害

1）占用资源（少量）；2）难以清除（杀死僵尸进程父进程）。

如果一个父进程终止，而子进程还存在（仍运行或僵尸进程），子进程的父进程改为init进程，子进程终止时，init调用wait函数清理它。