異步回收fork出的子進程(殭屍進程)

 什麼是殭屍進程

　　一個進程在調用exit命令結束自己的生命的時候，其實它並沒有真正的被  殭屍進程銷燬， 而是留下一個稱爲殭屍進程（Zombie）的數據結構（系統調用exit，它的作用是 使進程退出，但也僅僅限於將一個正常的進程變成一個殭屍進程，並不能將其完全銷燬）

殭屍進程是怎麼樣產生

　　在Linux進程的狀態中，殭屍進程是非常特殊的一種，它已經放棄了幾乎所有內存空間，沒有任何可執行代碼，也不能被調度，僅僅在進程列表中保留一個位置，記載該進程的退出狀態等信息供其他進程收集，除此之外，殭屍進程不再佔有任何內存空間。它需要它的父進程來爲它收屍。

　　如果他的父進程沒安裝SIGCHLD信號處理函數調用wait或waitpid()等待子進程結束，又沒有顯式忽略該信號，那麼它就一直保持殭屍狀態，如果這時父進程結束了，那麼init進程自動會接手這個子進程，爲它收屍，它還是能被清除的。

　　但是如果父進程是一個循環，不會結束，那麼子進程就會一直保持殭屍狀態，這就是爲什麼系統中有時會有很多的殭屍進程。系統所能使用的進程號是有限的,如果大量的產生僵死進程,將因爲沒有可用的進程號而導致系統不能產生新的進程.

 

異步回收殭屍進程：

fork()之後,非阻塞（異步）等待子進程（回收殭屍）。
fork()之後，子進程和父進程分叉執行，殭屍進程的產生是因爲父進程沒有給子進程“收屍”造成的，又可以根據危害程度分爲下述兩類：
總體來說：當子進程結束之後，但父進程未結束之前，子進程將成爲殭屍進程。
（1）當子進程結束之後，但父進程未結束之前，子進程將成爲殭屍進程，父進程結束後殭屍被init進程回收。
（2）如果子進程結束了，但是父進程始終沒有結束，那麼這個殭屍將一直存在，而且隨着exec，殭屍越來越多。
如下面的代碼，在父進程執行的5s內，子進程將爲殭屍：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    //子進程的pid
    int c_pid;
    int pid;

    if ((pid = fork())) {
        //父進程
        c_pid = pid;
        printf("The child process is %d\n", c_pid);
        sleep(5);
        exit(0);
    } else {
        //子進程
        printf("I 'm a child.\n");
        exit(0);
    }
}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> int main() { //子進程的pid int c_pid; int pid; if ((pid = fork())) { //父進程 c_pid = pid; printf("The child process is %d\n", c_pid); sleep(5); exit(0); } else { //子進程 printf("I 'm a child.\n"); exit(0); } }

如上面的代碼，在父進程的5s內，子進程一直是殭屍！
因此，需要對殭屍進程進行回收，傳統的回收方法是，使用wait()函數，等待子進程，wait()是阻塞模式的，當子進程沒有結束之前，wait一直等待，不往下面的語句執行。  

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    //子進程的pid
    int c_pid;
    int pid;

    if ((pid = fork())) {
        //父進程
        c_pid = pid;
        printf("The child process is %d\n", c_pid);
        //阻塞等待子進程
        int status;
        if ((pid = wait(&status)) != -1 && pid == c_pid) {
            //成功回收子進程
            printf("The child exit with %d\n", WEXITSTATUS(status));
            fflush(stdin);
        } else {
            printf("wait() fail.\n");
        }
        printf("Now , The child has been exit , and I will sleep.\n");
        sleep(20);
        exit(0);
    } else {
        //子進程
        printf("I 'm a child.\n");
        sleep(5);
        exit(0);
    }
}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> int main() { //子進程的pid int c_pid; int pid; if ((pid = fork())) { //父進程 c_pid = pid; printf("The child process is %d\n", c_pid); //阻塞等待子進程 int status; if ((pid = wait(&status)) != -1 && pid == c_pid) { //成功回收子進程 printf("The child exit with %d\n", WEXITSTATUS(status)); fflush(stdin); } else { printf("wait() fail.\n"); } printf("Now , The child has been exit , and I will sleep.\n"); sleep(20); exit(0); } else { //子進程 printf("I 'm a child.\n"); sleep(5); exit(0); } }

如上面的代碼，在子進程執行5秒後，即被回收，在夫進程的20秒內，子進程已經被結束，不再是殭屍。
但是這種利用wait()阻塞等待的方法也有一定的缺陷，那就是父進程必須等待子進程，無法做其他事情，如何非阻塞的等待子進程呢？
man wait,查看NOTES章節，可以找到：
子進程退出的時候，會發送SIGCHLD信號，默認的POSIX不響應，所以，我們只需要把處理SIGCHLD的函數自己實現就OK了，怎麼作呢？
signal用於設置處理信號量的規則（或跳轉到的函數）

signal(SIGCHLD,handler);
void handler(int num)
{
    //我接受到了SIGCHLD的信號啦
    int status;
    int pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG);
    if(WIFEXITED(status))
    {
        printf("The child exit with code %d",WEXITSTATUS(status));
    }
}

signal(SIGCHLD,handler); void handler(int num) { //我接受到了SIGCHLD的信號啦 int status; int pid = waitpid(-1,&status,WNOHANG); if(WIFEXITED(status)) { printf("The child exit with code %d",WEXITSTATUS(status)); } }

OK，全部代碼如下，注意父進程不要再用wait阻塞啦！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

void handler(int num) {
    //我接受到了SIGCHLD的信號啦
    int status;
    int pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
    if (WIFEXITED(status)) {
        printf("The child %d exit with code %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
    }
}

int main() {
    //子進程的pid
    int c_pid;
    int pid;

    signal(SIGCHLD, handler);

    if ((pid = fork())) {
        //父進程
        c_pid = pid;
        printf("The child process is %d\n", c_pid);

        //父進程不用等待，做自己的事情吧～
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            printf("Do parent things.\n");
            sleep(1);
        }

        exit(0);
    } else {
        //子進程
        printf("I 'm a child.\n");
        sleep(2);
        exit(0);
    }
}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> void handler(int num) { //我接受到了SIGCHLD的信號啦 int status; int pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG); if (WIFEXITED(status)) { printf("The child %d exit with code %d\n", pid, WEXITSTATUS(status)); } } int main() { //子進程的pid int c_pid; int pid; signal(SIGCHLD, handler); if ((pid = fork())) { //父進程 c_pid = pid; printf("The child process is %d\n", c_pid); //父進程不用等待，做自己的事情吧～ for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("Do parent things.\n"); sleep(1); } exit(0); } else { //子進程 printf("I 'm a child.\n"); sleep(2); exit(0); } }