進程間的關係操做

進程進程之間是有關係的，例如，父子進程、兄弟進程等。對於子進程而言，其退出時的狀態能夠由父進程獲得。

1、等待進程退出

Linux內核爲每一個終止的子進程保存必定量的信息，這些信息包括進程ID、進程終止狀態以及改進程的一些統計信息等。這些信息能夠由父進程獲得並作一些處理。

Linux下使用wait()函數獲得子進程的結束信息，其原型以下：

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *statloc);

調用wait()函數的進程會阻塞，直到該進程的任意一個子進程結束，wait()函數會獲得結束的子進程的信息並返回該子進程的進程ID，結束信息保存在參數statloc所指向的內存空間中。若是改進程沒有子進程，則當即出錯返回，返回值爲-1；若是在調用wait()函數時已經有若干個子進程結束運行了，則wait()函數當即返回，可是具體獲得的是哪一個子進程的信息則是不肯定的，須要根據子進程的ID來判斷。

    wait()函數的參數用來保存子進程的返回信息，內核會將取得的子進程結束信息保存在該指針所指向的空間。若是該指針爲NULL，則表示用戶堆返回信息不關心。

返回信息是一個整數，不一樣的位表明不一樣的信息，它們是進程正常結束狀態、終止進程的信號編號和暫停進程的信號編號。Linux提供了專門的宏，來判斷哪些狀態有效而且取得相應的狀態值:

進程終止信息和宏操做

狀態	判斷宏	取值宏
進程正常結束	WIFEXITED(status)	WEXITSTATUS(status)
進程異常結束	WIFSIGNALED(status)	WTERMSIG(status)
進程暫停	WIFSTOPPED(status)	WSTOPSIG(status)

例如，當一個進程正常退出時，改進程的父進程獲得其結束信息，需判斷：若是WIFEXITED(status)值爲真，那麼說明該進程是正常退出的，WEXITSTATUS(status)使用返回信息中進程結束狀態便可。

下面例子演示瞭如何使用wait函數取得子進程的結束狀態：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
  pid_t pid;
  int num, status;
  pid = fork();
  if(pid < 0){
    perror("fail to fork\n");
    exit(1);
  }else if(pid == 0){  //第一個子進程
    printf("the first, exit normally\n");
    exit(0);
  }else {
    if(wait(&status) == -1){  //父進程等待子進程的退出
      perror("fail to wait\n");
      exit(1);
    }
    if(WIFEXITED(status) == 1) {  //獲得正常退出的退出狀態，exit()函數的參數
      printf("the status of first is : %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
  }
  pid = fork();
  if(pid < 0){
    perror("fail to fork\n");
    exit(1);
  }else if(pid == 0){  //第二個子進程
    printf("the second, exit abnormally\n");
    num = 1/0;  //除以0，會產生SIGFPE異常信號
  }else{
    if(wait(&status) == -1){  //父進程等待子進程退出
      perror("fail to wait\n");
      exit(1);
    }
    if(WIFSIGNALED(status) == 1){  //獲得終止子進程的信號的值
      printf("the terminated signal is : %d\n", WTERMSIG(status));
    }
  }
  return 0;
}

運行結果：

 

2、等待指定的進程

    wait()函數能夠等待子進程的退出，而且得到其退出狀態信息。可是wait()函數只能等待第一個結束的子進程，若是須要指定等待一個子進程，則須要使用以下代碼實現：

int status;  //保存進程的狀態信息
//pid中保存的是須要的獲得的結束信息的進程ID
//若是獲得結束狀態信息的進程不是所須要的進程，則循環取子進程的結束狀態
while(pid != wait(&status));

Linux下提供waitpid()函數，用以等待一個指定的子進程：

#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);

waitpid()函數的第一個參數指定要等待的子進程的進程ID，pid參數的做用以下：

pid參數的做用

pid值	等待的做用
-1	等待任意子進程
>0	等待進程ID和pid相等的子進程
0	等待組ID和pid相等的子進程
<-1	等待組ID等於pid絕對值的組內任意子進程

waitpid()函數的第二個參數的意義和wait()函數相同，第三個是控制選項，該選項有3中狀況，其中2種和做業控制有關：

waitpid函數的選項

選項	選項說明
WCONTINUED	當子進程在暫停後繼續執行，且其狀態還沒有報告，則返回其狀態
WNOHANG	當所等待進程還沒有結束運行時不阻塞，waitpid()函數直接返回
WUNTRACED	當子進程暫停時，而且其狀態自暫停以來還未報告過，則返回其狀態

該參數能夠是0，也能夠由上面所述的3種選項「或」獲得。

下面的實例演示了使用WNOHANG選項非阻塞等待一個子進程：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  pid_t pid;
  pid = fork();
  if(pid < 0){
    printf("fail to fork\n");
    exit(1);
  } else if(pid == 0) {  //子進程
    printf("the child\n");
    sleep(3);
    exit(0);
  } else {
    printf("the parent\n");
    if(waitpid(pid, NULL, WNOHANG) == 0)  //非阻塞等待子進程
      printf("the child is not available now\n");
  }
  printf("no waiting, parent done\n");
  return 0;
}

運行結果：

從上面的程序中能夠看出父進程並無阻塞在waitpid()函數上。

waitpid()函數和wait()函數的區別有一下3點：

• waitpid()函數能夠指定一個子進程
• waitpid()函數能夠不阻塞等待一個子進程
• waitpid()函數支持做業控制

3、輸出進程統計信息

    wait3()函數和wait4()函數基本等同於wait()函數和waitpid()函數，不一樣的是wait3()和wait4()函數除了wait()和waitpid()函數的功能外，還可以獲得更詳細的信息。這些信息CPU使用時間等，其保存在內核中，病經過參數rusage結構返回給用戶，函數原型以下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/source.h>
pid_t wait3(int *statloc, int options, struct rusage *rusage);
pid_t wait4(pid_t pid, int *statloc, int options, struct rusage *rusage);

參數rusage是一個統計資源結構的指針，其結構聲明以下：

struct rusage
{
    struct timeval ru_utime;    //用戶CPU時間
    struct timeval ru_stime;    //系統CPU時間
    long int ru_maxrss;         //最大rss數量
    long int ru_ixrss;          //與其餘進程共用代碼段數量
    long int ru_idrss;          //數據段大小
    long int ru_isrss;          //棧大小
    long int ru_minflt;         //軟頁面錯誤
    long int ru_majflt;         //硬頁面錯誤
    long int ru_nswap;          //換頁次數
    long int ru_inblock;        //從文件系統讀次數
    long int ru_oublock;        //向文件系統寫次數
    long int ru_msgsnd;         //發送消息數
    long int ru_msgrcv;         //接受消息數
    long int ru_nsignals;       //收到信號數
    long int ru_nvcsw;          //主動換頁次數
    long int ru_nivcsw;         //被動換頁次數
};

讀者使用上面結構得出須要的進程信息，例如用戶CPU時間加上系統CPU時間能夠獲得程序佔用CPU的時間，再用程序運行總時間減去該時間，就能夠獲得程序運行時的I/O時間。這樣就能夠知道程序的性能瓶頸在自己的計算流程上仍是在I/O上，由此能夠優化程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/resource.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  pid_t pid;
  struct rusage rusage;
  pid = fork();
  if(pid < 0){
    printf("fail to fork\n");
    exit(0);
  } else if(pid == 0){
    printf("the child\n");
    exit(0);
  } else {
    printf("the parent\n");
  }
  if(wait3(NULL, 0, &rusage) == -1) {  //獲得改進程的詳細信息
    perror("fail to wait");
    exit(1);
  }
  printf("utime is %d\n", rusage.ru_utime);    //打印用戶CPU時間
  printf("stime is %d\n", rusage.ru_stime);    //打印系統CPU時間
  printf("maxrss is %ld\n", rusage.ru_maxrss); //打印最大rss數量
  printf("ixrss is %ld\n", rusage.ru_ixrss);   //打印與其餘進程共用代碼段的數量
  return 0;
}

運行結果：