使用 C 语言中的 waitpid 函数
本文将演示关于如何使用 C 语言中的 waitpid
函数的多种方法。
在 C 语言中使用 waitpid
函数监控子进程状态
在基于 Unix 的系统中,有一个进程的概念,它只是一个程序的运行实例。该进程可以使用 fork
系统调用创建其他进程,并执行给定的部分代码。需要注意的是,在本专题中,系统调用是以 C 式函数的形式提供给用户的操作系统服务。一般来说,在很多场景下,程序需要监视它创建的称为子进程的进程。wait
函数族就是提供这种功能的,waitpid
就是其中之一。
wait
系统调用有多种限制,为了覆盖更高级的功能,需要利用 waitpid
函数。即,如果一个进程创建了多个子进程,而父进程需要监控某个特定的子进程,只有 waitpid
可以做到这一点。在下面的例子中,我们实现了一个名为 spawnChild
的函数,它可以创建一个新的子进程,并执行不同的程序。为了很好地演示这个例子,我们正在执行一个 top
程序(几乎所有基于 Unix 的系统都有),这个程序一直运行到用户终止它。一旦函数在父进程中返回,我们就存储一个子进程的 ID,并将其传递给 waitpid
函数来监视状态。
waitpid
需要三个参数,其中第一个参数是进程 PID 号(pid)。pid
可以有多个预先指定的值,并有不同的效果,但在本例中,我们只提 -1
和 >0
。-1
值可以传递给监控任何先改变其状态的子进程,它用来实现 wait
功能。>0
意味着该值应该是由 fork
函数返回的实际进程 ID,而这个 ID 又只用来监视特定的子进程。第二个参数的类型是 int
指针,我们应该声明一个整数变量,将其地址传递给函数。而 waitpid
则会将子进程的状态信息存储在给定的 int
变量中,然后可以使用预定义的宏进行解码。最后一个参数的类型是 int
,除了默认的事件外,它还用来指定要监控的某些子进程事件。
#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 语言中使用宏来显示子进程的等待状态
需要注意的是,当 waitpid
函数被调用时,父进程是被暂停的,直到被监控的子进程改变状态,它才会恢复执行。下一个例子显示了 waitpid
调用时带有 WUNTRACED
和 WCONTINUED
参数,这意味着父进程通过相应的信号来监控子进程是否被停止或继续。另外,我们还实现了 printWaitStatus
函数,可以调用它来打印检索到的子程序状态。注意,它是使用 <sys/wait.h>
头中定义的 W*
类型宏,从 status
整数变量中提取编码信息。
由于不是所有的宏在所有的平台上都可以使用,所以有一些条件性的预处理程序定义,从而保证了函数的可移植性,无论如何都能编译成功。
#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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