wait() и waitpid()¶

Системный вызов wait() приостанавливает выполнение вызвавшей нити до тех пор, пока не прекратит выполнение один из её потомков. Вызов wait(&wstatus) эквивалентен:

waitpid(-1, &wstatus, 0);

Системный вызов waitpid() приостанавливает выполнение вызвавшей нити до тех пор, пока не изменится состояние потомка, заданного аргументом pid. По умолчанию waitpid() ожидает только прекращения работы потомка, но это можно изменить через аргумент options как описано далее.

Значением pid может быть:

< -1

означает, что нужно ждать любого потомка, чей идентификатор группы процессов равен абсолютному значению pid.

-1

означает, что нужно ждать любого потомка.

0

meaning wait for any child process whose process group ID is equal to that of the calling process at the time of the call to waitpid().

> 0

означает, что нужно ждать любого потомка, чей идентификатор процесса равен pid.

Значение options создаётся путем битовой операции ИЛИ над следующими константами:

WNOHANG

означает немедленный возврат, если ни один потомок не завершил выполнение.

WUNTRACED

также возвращаться, если есть остановленный потомок (но не трассируемый через ptrace(2)). Состояние трассируемого остановленного потомка предоставляется даже если этот аргумент не указан.

WCONTINUED (начиная с Linux 2.6.10)

также возвращаться, если работа остановленного потомка возобновилась из-за получения сигнала SIGCONT.

(Аргументы, имеющиеся только в Linux, см. далее.)

Если wstatus не равен NULL, то wait() и waitpid() сохраняют информацию о состоянии в переменной типа int, на которую указывает wstatus. Это целое число можно исследовать с помощью следующих макросов (они принимают в качестве аргумента само целое, а не указатель на него как wait() и waitpid()!):

WIFEXITED(wstatus)

возвращает истинное значение, если потомок нормально завершился, то есть вызвал exit(3) или _exit(2), или вернулся из функции main().

WEXITSTATUS(wstatus)

возвращает код завершения потомка. Он состоит из восьми младших бит аргумента status, который потомок указал при вызове exit(3) или _exit(2) или в аргументе оператора return в функции main(). Этот макрос можно использовать, только если WIFEXITED вернул истинное значение.

WIFSIGNALED(wstatus)

возвращает истинное значение, если потомок завершился из-за сигнала.

WTERMSIG(wstatus)

возвращает номер сигнала, который привел к завершению потомка. Этот макрос можно использовать, только если WIFSIGNALED вернул истинное значение.

WCOREDUMP(wstatus)

возвращает истину, если потомок создал дамп памяти (смотрите core(5)). Этот макрос можно использовать только, если при WIFSIGNALED возвращается истинное значение.

Данный макрос не описан в POSIX.1-2001 и недоступен в некоторых реализациях UNIX (например, AIX, SunOS). Поэтому указывайте его внутри #ifdef WCOREDUMP ... #endif.

WIFSTOPPED(wstatus)

возвращает истинное значение, если потомок остановлен по сигналу; это возможно только, если при вызове был указан флаг WUNTRACED или если над потомком выполняется трассировка (см. ptrace(2)).

WSTOPSIG(wstatus)

возвращает номер сигнала, из-за которого потомок был остановлен. Этот макрос можно использовать только, если при WIFSTOPPED возвращается истинное значение.

WIFCONTINUED(wstatus)

(начиная с Linux 2.6.10) возвращает истинное значение, если потомок продолжил работу, получив сигнал SIGCONT.

waitid()¶

Системный вызов waitid() (доступен, начиная с Linux 2.6.9) предоставляет более полный контроль над тем, какого изменения состояния нужно ждать у потомка.

Аргументы idtype и id определяют какого(их) потомков ждать:

idtype == P_PID

Ждать потомка, чей ID процесса совпадает с id.

idtype == P_PIDFD (начиная с Linux 5.4)

Wait for the child referred to by the PID file descriptor specified in id. (See pidfd_open(2) for further information on PID file descriptors.)

idtype == P_PGID

Wait for any child whose process group ID matches id. Since Linux 5.4, if id is zero, then wait for any child that is in the same process group as the caller's process group at the time of the call.

idtype == P_ALL

Ждать любого потомка; значение id игнорируется.

Ожидаемые изменения состояния потомков задаются следующими флагами в options (объединяются через OR):

WEXITED

Ждать завершения потомков.

WSTOPPED

Ждать потомков, которые завершатся по получению сигнала.

WCONTINUED

Ждать возобновления работы потомков (ранее остановленных) при получении сигнала SIGCONT.

Дополнительно с помощью OR в options могут задаваться следующие флаги:

WNOHANG

Как в waitpid().

WNOWAIT

Оставить потомка в состоянии ожидания; последующий вызов wait сможет снова получить информацию о состоянии потомка.

При успешном возврате, waitid() заполняет следующие поля в структуре siginfo_t, указываемой из infop:

si_pid

ID процесса потомка.

si_uid

Реальный пользовательский ID потомка. (Это поле не заполняется в большинстве других реализаций.)

si_signo

Всегда устанавливается в SIGCHLD.

si_status

Заполняется кодом завершения потомка, заданном в _exit(2) (или в exit(3)), или номером сигнала, который прервал, остановил или продолжил работу потомка. Что записано в данном поле можно определить по значению поля si_code.

si_code

Устанавливается в одно из: CLD_EXITED (потомок вызвал _exit(2)); CLD_KILLED (потомок завершил работу по сигналу); CLD_DUMPED (потомок завершил работу по сигналу и был создан дамп памяти); CLD_STOPPED (потомок приостановлен по сигналу); CLD_TRAPPED (трассируемый потомок был захвачен); или CLD_CONTINUED (потомок продолжил работу по сигналу SIGCONT).

Если в options указан флаг WNOHANG и нет потомков в состоянии ожидания, то waitid() сразу возвращает 0, а состояние структуры siginfo_t, на которую указывает infop, зависит от реализации. Чтобы (точно) отличать этот случай от того, что потомок был в ожидаемом состоянии, обнулите поле si_pid перед вызовом и проверьте ненулевое значение в этом поле после отработки вызова.

В POSIX.1-2008 Technical Corrigendum 1 (2013) добавлено требование, что при указании WNOHANG в options и нет потомков в состоянии ожидания, то вызов waitid() должен возвращать в структуре обнулённые поля si_pid и si_signo. В Linux и других реализациях придерживаются этого требования, поэтому не нужно обнулять поле si_pid перед вызовом waitid(). Однако в этом не все реализации следуют POSIX.1.

Замечания, касающиеся Linux¶

В ядре Linux нити, управляемые ядром, устройством не отличаются от процесса. Нить — это просто процесс, который создан уникальным (существующим только в Linux) системным вызовом clone(2); другие процедуры, такие как переносимая версия pthread_create(3), также реализованы с помощью clone(2). До Linux 2.4, нить представляла собой специализированный вариант процесса, и, как следствие, нить не могла ждать потомков другой нити, даже когда последняя принадлежала той же группе нитей. Однако, в POSIX вписали такую функциональность, и, начиная с Linux 2.4, нить может, и по умолчанию будет ждать потомков других нитей в той же группе нитей.

Следующие значения options, присущие только Linux, используются для потомков, созданных с помощью clone(2); начиная с Linux 4.7, они также могут использоваться с waitid():

__WCLONE

Ждать только «клонированных (clone)» потомков. Если не указано, то ожидаются только «не клонированные» потомки («клонированным» считается потомок, который не доставляет сигнал, или сигнал, отличный от SIGCHLD, своему родителю при завершении). Этот аргумент игнорируется, если также указано __WALL.

__WALL (начиная с Linux 2.4)

Ждать всех потомков независимо от типа ("клонированный" или "неклонированный").

__WNOTHREAD (начиная с Linux 2.4)

Не ждать потомков других нитей в той же группе нитей. Это поведение по умолчанию до Linux 2.4.

Начиная с Linux 4.7, в случае, когда потомок был вызван с помощью ptrace, флаг __WALL назначается автоматически.

Отличия между библиотекой C и ядром¶

В действительности, wait() — библиотечная функция, которая (в glibc) реализована через вызов wait4(2).

Для некоторых архитектур нет системного вызова waitpid(); его заменяет интерфейс, реализованный через обёрточную функцию библиотеки C, которая вызывает wait4(2).

Системный вызов ядра waitid() имеет пятый аргумент с типом struct rusage *. Если его значение не равно NULL, то он используется для возврата информации по используемым ресурсам в потомке, в том же виде что и wait4(2). Подробности смотрите в getrusage(2).

Исходный код программы¶

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
int
main(int argc, char *argv[])
{


    int    wstatus;


    pid_t  cpid, w;


    cpid = fork();


    if (cpid == -1) {


        perror("fork");


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    if (cpid == 0) {            /* Code executed by child */


        printf("Child PID is %jd\n", (intmax_t) getpid());


        if (argc == 1)


            pause();                    /* Wait for signals */


        _exit(atoi(argv[1]));


    } else {                    /* Код, выполняемый родителем */


        do {


            w = waitpid(cpid, &wstatus, WUNTRACED | WCONTINUED);


            if (w == -1) {


                perror("waitpid");


                exit(EXIT_FAILURE);


            }


            if (WIFEXITED(wstatus)) {


                printf("exited, status=%d\n", WEXITSTATUS(wstatus));


            } else if (WIFSIGNALED(wstatus)) {


                printf("killed by signal %d\n", WTERMSIG(wstatus));


            } else if (WIFSTOPPED(wstatus)) {


                printf("stopped by signal %d\n", WSTOPSIG(wstatus));


            } else if (WIFCONTINUED(wstatus)) {


                printf("continued\n");


            }


        } while (!WIFEXITED(wstatus) && !WIFSIGNALED(wstatus));


        exit(EXIT_SUCCESS);


    }
}