使用 C 語言中的 waitpid 函式
本文將演示關於如何使用 C 語言中的 waitpid 函式的多種方法。
在 C 語言中使用 waitpid 函式監控子程序狀態
在基於 Unix 的系統中，有一個程序的概念，它只是一個程式的執行例項。該程序可以使用 fork 系統呼叫建立其他程序，並執行給定的部分程式碼。需要注意的是，在本專題中，系統呼叫是以 C 式函式的形式提供給使用者的作業系統服務。一般來說，在很多場景下，程式需要監視它建立的稱為子程序的程序。wait 函式族就是提供這種功能的，waitpid 就是其中之一。
wait 系統呼叫有多種限制，為了覆蓋更高階的功能，需要利用 waitpid 函式。即，如果一個程序建立了多個子程序，而父程序需要監控某個特定的子程序，只有 waitpid 可以做到這一點。在下面的例子中，我們實現了一個名為 spawnChild 的函式，它可以建立一個新的子程序，並執行不同的程式。為了很好地演示這個例子，我們正在執行一個 top 程式（幾乎所有基於 Unix 的系統都有），這個程式一直執行到使用者終止它。一旦函式在父程序中返回，我們就儲存一個子程序的 ID，並將其傳遞給 waitpid 函式來監視狀態。
waitpid 需要三個引數，其中第一個引數是程序 PID 號（pid）。pid 可以有多個預先指定的值，並有不同的效果，但在本例中，我們只提 -1 和 >0。-1 值可以傳遞給監控任何先改變其狀態的子程序，它用來實現 wait 功能。>0 意味著該值應該是由 fork 函式返回的實際程序 ID，而這個 ID 又只用來監視特定的子程序。第二個引數的型別是 int 指標，我們應該宣告一個整數變數，將其地址傳遞給函式。而 waitpid 則會將子程序的狀態資訊儲存在給定的 int 變數中，然後可以使用預定義的巨集進行解碼。最後一個引數的型別是 int，除了預設的事件外，它還用來指定要監控的某些子程序事件。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t spawnChild(const char* program, char** arg_list)
{
pid_t ch_pid = fork();
if (ch_pid == -1) {
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (ch_pid > 0) {
printf("spawn child with pid - %d\n", ch_pid);
return ch_pid;
} else {
execvp(program, arg_list);
perror("execve");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
int main(void) {
const char *args[] = { "top", NULL, NULL };
pid_t child;
int wstatus;
child = spawnChild("top", args);
if (waitpid(child, &wstatus, WUNTRACED | WCONTINUED) == -1) {
perror("waitpid");
exit(EXIT_FAILURE);
}
exit(EXIT_SUCCESS);
}
在 C 語言中使用巨集來顯示子程序的等待狀態
需要注意的是，當 waitpid 函式被呼叫時，父程序是被暫停的，直到被監控的子程序改變狀態，它才會恢復執行。下一個例子顯示了 waitpid 呼叫時帶有 WUNTRACED 和 WCONTINUED 引數，這意味著父程序通過相應的訊號來監控子程序是否被停止或繼續。另外，我們還實現了 printWaitStatus 函式，可以呼叫它來列印檢索到的子程式狀態。注意，它是使用 <sys/wait.h> 頭中定義的 W*型別巨集，從 status 整數變數中提取編碼資訊。
由於不是所有的巨集在所有的平臺上都可以使用，所以有一些條件性的預處理程式定義，從而保證了函式的可移植性，無論如何都能編譯成功。
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t spawnChild(const char* program, char** arg_list)
{
pid_t ch_pid = fork();
if (ch_pid == -1) {
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (ch_pid > 0) {
printf("spawn child with pid - %d\n", ch_pid);
return ch_pid;
} else {
execvp(program, arg_list);
perror("execve");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
void printWaitStatus(int status)
{
if (WIFEXITED(status)) {
printf("child exited, status=%d\n", WEXITSTATUS(status));
} else if (WIFSIGNALED(status)) {
printf("child killed by signal %d (%s)",
WTERMSIG(status), strsignal(WTERMSIG(status)));
#ifdef WCOREDUMP
if (WCOREDUMP(status))
printf(" (core dumped)");
#endif
printf("\n");
} else if (WIFSTOPPED(status)) {
printf("child stopped by signal %d (%s)\n",
WSTOPSIG(status), strsignal(WSTOPSIG(status)));
#ifdef WIFCONTINUED
} else if (WIFCONTINUED(status)) {
printf("child continued\n");
#endif
} else {
printf("status=%x\n",
(unsigned int) status);
}
}
int main(void) {
const char *args[] = { "top", NULL, NULL };
pid_t child;
int wstatus;
child = spawnChild("top", args);
if (waitpid(child, &wstatus, WUNTRACED | WCONTINUED) == -1) {
perror("waitpid");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printWaitStatus(wstatus);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
Founder of DelftStack.com. Jinku has worked in the robotics and automotive industries for over 8 years. He sharpened his coding skills when he needed to do the automatic testing, data collection from remote servers and report creation from the endurance test. He is from an electrical/electronics engineering background but has expanded his interest to embedded electronics, embedded programming and front-/back-end programming.
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