linux进程和waitpid

进程在自己的生命周期中，会处于不同的状态，其所处的状态会随着一些触发条件发生转变。使用ps和top等命令查看进程信息时，可以看到关于进程状态的相关信息，通常是在名为S的一列中使用进程状态码（PROCESS STATE CODES）表示。

在ps的文档中，PROCESS STATE CODES相关的描述如下：

PROCESS STATE CODES
       Here are the different values that the s, stat and state output
       specifiers (header "STAT" or "S") will display to describe the state of
       a process:

               D    uninterruptible sleep (usually IO)
               R    running or runnable (on run queue)
               S    interruptible sleep (waiting for an event to complete)
               T    stopped by job control signal
               t    stopped by debugger during the tracing
               W    paging (not valid since the 2.6.xx kernel)
               X    dead (should never be seen)
               Z    defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by
                    its parent

       For BSD formats and when the stat keyword is used, additional
       characters may be displayed:

               <    high-priority (not nice to other users)
               N    low-priority (nice to other users)
               L    has pages locked into memory (for real-time and custom IO)
               s    is a session leader
               l    is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads
                    do)
               +    is in the foreground process group

我们比较关注的几个状态是：D、R、S、T、Z,它们的转移关系如下：

回收子进程

当一个进程由于某种原因终止时，内核并不是立即把它从系统中清除。相反，进程被保持在一种已终止的状态(Z, zombie)中,直到进程被其父进程回收。当父进程回收已经终止的子进程时，内核将子进程的退出状态传递给父进程，然后抛弃已经终止的进程，从此时起，该进程就不存在了。

如果一个父进程在回收子进程之前就终止了，子进程将会挂到init进程下，被init进程领养，由init进程进行回收。init进程的pid为1，在系统初始化时由内核创建。

一个进程可以通过调用waitpid函数来等待其子进程终止或者停止。wait函数是waitpid的简单版，wait(&status)等价于调用waitpid(-1, &status, 0).

waitpid:

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

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

waitpid会挂起调用它的进程直到由pid参数指定的等待集合中的一个子进程已更改状态。默认情况下，waitpid（）只等待已终止的子进程，但是这个行为可以通过options参数修改。

waitpid的返回，一共有3种情况：

1. 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
2. 如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0；
3. 如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；

参数：

pid的值可以是：

<-1  表示等待进程组ID等于pid的绝对值的任意子进程；

-1   表示等待任意子进程；

0    表示等待其进程组ID为调用进程的pid的任意子进程；

> 0  表示等待进程ID为pid的子进程；

int *status：

如果参数status的值不是NULL，wait就会把子进程退出时的状态取出并存入其中，这是一个整数值（int），指出了子进程是正常退出还是被非正常结束的（一个进程也可以被其他进程用信号结束，我们将在以后的文章中介绍），以及正常结束时的返回值，或被哪一个信号结束的等信息。由于这些信息被存放在一个整数的不同二进制位中，所以用常规的方法读取会非常麻烦，人们就设计了一套专门的宏（macro）来完成这项工作：

WIFEXITED(status)    如果子进程正常结束，它就返回真；否则返回假。
WEXITSTATUS(status)    如果WIFEXITED(status)为真，则可以用该宏取得子进程exit()返回的结束代码。
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。

option：

option的值可以用来指定waitpid的行为，主要是指定在什么情况下予以返回。option的值是0或者以下参数的或值：

WNOHANG： 当没有子进程退出时，立即返回，返回值为0。默认的行为是挂起调用进程，直到有子进程终止。在等待子进程终止的同时，如果想执行一些其他的工作，可以使用此项。

WUNTRANCED：返回已终止（terminated, Z）和被停止（stopped, T）的进程。默认只返回已终止的（terminated）进程。

WCONTINUED (since Linux 2.6.10) ： 当stopped 的子进程被SIGCONT信号唤醒时，也返回。

option组合：

WNOHANG|WUNTRANCED 表示 立即返回，如果等待集合中的子进程没有子进程被终止（terminated, Z）或者被停止（stopped， T），返回0，否则返回相应的pid。