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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);
}