在 C 中等待子进程终止的最佳实践

Question

我正在编写一个 C 库，它在某些时候会派生另一个进程，然后等待其完成。

我想以最健壮和通用的方式编写等待子进程完成的代码，以处理所有可能的情况，例如调用进程产生其他子进程、接收信号等。

以下 C 代码是否正确使用了waitpid ，即以最健壮的方式？

void waitForChildProcess(int child_pid) {
    int rc, err;
    do {
        //waiting only for my own child and only for its termination.
        //The status value is irrelevant (I think) because option '0' should mean 
        //to only wait for a child termination event 
        // and I don't care about the child's exit code:
        rc = waitpid(child_pid, NULL, 0);
        err = errno;
    } while (rc == -1 && err == EINTR); //ignoring a signal
}

Answer 1

是的， waitpid(child_pid, ...)是最健壮的方式。

如果子进程已经退出，它将返回 child_pid，如果发生错误，则返回 -1 并errno （ ECHILD如果子进程不存在（从未创建或已经被收割）或者不是这个进程的子进程， EINVAL如果选项（第三个参数）有一个无效值，或者EINTR如果信号被传递到没有安装 SA_RESTART 标志的信号处理程序），或者0如果指定了WNOHANG选项（第三个参数）并且子进程尚未退出.

但是，我建议稍作更改：

/* Wait for child process to exit.
 * @child_pid   Process ID of the child process
 * @status      Pointer to where the child status
 *              is stored; may be NULL
 * @return       0  if success
 *              -1  if an error occurs, see errno.
*/
int waitForChildProcess(pid_t child_pid, int *status)
{
    int rc;

    if (child_pid <= 1) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }

    do {
        rc = waipid(child_pid, status, 0);
    } while (rc == -1 && errno == EINTR);
    if (rc == child_pid)
        return 0;

    /* This should not happen, but let's be careful. */
    if (rc != -1)
        errno = ECHILD;

    return -1;
}

在 Linux 和 POSIXy 系统中，进程 ID 是正整数。 正如您在man 2 waitpid手册页中所见，零和负 PID 表示进程组，-1 表示任何子进程。 进程 1 比较特殊， init ； 它永远不会退出并设置用户空间的其余部分。 因此，当前进程的子进程可以拥有的最小 PID 是 2。

我确实认为为这些使用正确的类型是明智的： pid_t用于进程 ID，例如size_t用于对象的内存大小（包括 say strlen()的返回值。）

提供status指针（以便调用者可以使用WIFEXITED() + WEXITSTATUS()或WIFSIGNALED() + WTERMSIG() ）很方便，因为任何对其不感兴趣的调用者都可以提供NULL 。 （ NULL明确允许用于wait()和waitpid()的状态指针。）

从技术上讲，使用options==0 ， waitpid()应该只返回子 PID 或 -1（ errno ）。 但是，由于检查非常便宜，我更愿意将其他所有内容都视为 ECHILD 错误，因为这样可以提供最可靠的结果。

调用者可以随意忽略返回值。 但是，如果他们想知道，如果成功，返回值为 0，否则返回 -1 并errno （并且strerror(errno)提供文本原因）。

Answer 2

我想以最健壮和通用的方式编写等待子进程完成的代码。

子进程由fork系统调用创建。 最坏的情况是SIGCHLD在fork返回之前传递给父进程。 SIGCHLD的默认信号操作是忽略该信号，以便后续的waitpid调用无限期挂起。

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在任何/多线程程序中处理子进程终止的健壮 POSIX 方法是：

1. 在创建任何额外线程之前，主线程使用sigprocmask/pthread_sigmask阻止SIGCHLD 。 子线程继承父线程的信号掩码。 换句话说， main函数应该最早阻塞信号。 （除非您的全局 C++ 对象构造函数或平台特定的构造函数在进入main之前产生新线程，但据我所知，这超出了 C++ 标准或任何平台特定标准的范围/要求glibc甚至可能永远挂起，如果在进入main之前创建新线程，这是glibc一个长期存在的错误）。
2. 一旦创建了子进程，一个线程必须调用sigwait或sigwaitinfo来接收已挂起的SIGCHLD （如果有）或等待它。 在这种情况下，信号不会丢失。

有关此处提到的问题和解决方案的完整说明，请参阅sigwaitinfo 。

另请参阅名为“多线程进程中的信令”的pthread_sigmask示例。

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另一个 POSIX 选项是在调用fork之前安装SIGCHLD信号处理程序。 在信号处理程序内部，只能调用一小部分异步信号安全函数。 这通常过于严格，因此使用自管道技巧将信号处理委托给非信号上下文。 其他一些线程从信号处理程序read管道并在“正常”非信号上下文中处理信号

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Linux 提供了signalfd系统调用，它本质上为您完成了自管道技巧，这是处理信号的最不棘手和最健壮的方法。