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Linux使用waitpid回收多个子进程的方法小结

2025-11-10 09:43:22 作者：郝学胜-神的一滴

在Unix/Linux系统中,创建子进程后,父进程需要负责回收这些子进程的资源,否则会导致"僵尸进程"的产生,本文将详细介绍如何使用waitpid系统调用有效地回收多个子进程,需要的朋友可以参考下

什么是waitpid

waitpid是Unix/Linux系统提供的一个系统调用，用于等待子进程的状态改变并回收其资源。相比于wait函数，waitpid提供了更灵活的控制选项，可以指定等待哪个特定的子进程，以及是否阻塞等待【1†source】。

#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

参数说明：

pid: 要等待的子进程ID。特殊值包括：

-1: 等待任意子进程
0: 等待与调用进程同组的任意子进程

0: 等待指定PID的子进程

status: 用于存储子进程退出状态的指针
options: 控制选项，最常用的是WNOHANG，表示非阻塞模式

回收多个子进程的方法

方法一：循环调用waitpid

最简单的方法是在父进程中循环调用waitpid，直到所有子进程都被回收：

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

int main() {
    pid_t pids[5];
    int i;
    
    // 创建5个子进程
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        pids[i] = fork();
        if (pids[i] == 0) {
            // 子进程代码
            printf("Child process %d started\n", getpid());
            sleep(1 + rand() % 3); // 随机休眠1-3秒
            printf("Child process %d exiting\n", getpid());
            exit(0);
        }
    }
    
    // 父进程回收子进程
    int status;
    pid_t pid;
    
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        pid = waitpid(pids[i], &status, 0);
        if (pid == -1) {
            perror("waitpid");
            exit(1);
        }
        printf("Parent reaped child %d\n", pid);
    }
    
    return 0;
}

方法二：非阻塞方式回收子进程

使用WNOHANG选项，父进程可以在不阻塞的情况下检查子进程状态：

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

int main() {
    pid_t pids[5];
    int i;
    
    // 创建5个子进程
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        pids[i] = fork();
        if (pids[i] == 0) {
            // 子进程代码
            printf("Child process %d started\n", getpid());
            sleep(1 + rand() % 3); // 随机休眠1-3秒
            printf("Child process %d exiting\n", getpid());
            exit(0);
        }
    }
    
    // 父进程非阻塞方式回收子进程
    int status;
    pid_t pid;
    int children_left = 5;
    
    while (children_left > 0) {
        pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG);
        
        if (pid > 0) {
            // 成功回收一个子进程
            printf("Parent reaped child %d\n", pid);
            children_left--;
        } else if (pid == 0) {
            // 有子进程仍在运行
            printf("Waiting for children to finish...\n");
            sleep(1);
        } else {
            // 出错
            perror("waitpid");
            exit(1);
        }
    }
    
    printf("All children have been reaped\n");
    return 0;
}

方法三：信号处理方式回收子进程

可以通过SIGCHLD信号来通知父进程子进程已经终止，然后在信号处理函数中回收子进程：

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

void sigchld_handler(int sig) {
    int status;
    pid_t pid;
    
    // 回收所有已终止的子进程
    while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {
        printf("Parent reaped child %d\n", pid);
    }
}

int main() {
    pid_t pids[5];
    int i;
    
    // 设置SIGCHLD信号处理
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = sigchld_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = SA_RESTART | SA_NOCLDSTOP;
    if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    }
    
    // 创建5个子进程
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        pids[i] = fork();
        if (pids[i] == 0) {
            // 子进程代码
            printf("Child process %d started\n", getpid());
            sleep(1 + rand() % 3); // 随机休眠1-3秒
            printf("Child process %d exiting\n", getpid());
            exit(0);
        }
    }
    
    // 父进程继续执行其他任务
    printf("Parent doing other work...\n");
    sleep(5);
    printf("Parent finished\n");
    
    return 0;
}

最佳实践和注意事项

及时回收子进程：父进程应该及时回收子进程，避免僵尸进程的产生【2†source】。
处理异常情况：在调用waitpid时，应该检查返回值，处理可能的错误情况。
信号处理注意事项：使用信号处理方式回收子进程时，需要注意信号处理函数的可重入性和安全性。
避免竞争条件：在多线程环境中使用waitpid时，需要注意同步问题，避免竞争条件。
使用WNOHANG：对于需要同时处理多个任务的父进程，使用WNOHANG选项可以避免阻塞，提高程序的响应性【3†source】。

总结

waitpid是Unix/Linux系统中回收子进程的强大工具，通过合理使用waitpid及其选项，父进程可以有效地管理多个子进程。本文介绍了三种常见的回收多个子进程的方法，包括循环调用、非阻塞方式和信号处理方式，并提供了相应的代码示例。根据具体的应用场景和需求，选择最适合的方法来管理子进程，可以提高程序的健壮性和效率。

在实际开发中，还需要考虑程序的错误处理、资源释放和信号安全等问题，确保程序在各种情况下都能正确运行。

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