在 C 中等待子進程終止的最佳實踐

Question

我正在編寫一個 C 庫，它在某些時候會派生另一個進程，然后等待其完成。

我想以最健壯和通用的方式編寫等待子進程完成的代碼，以處理所有可能的情況，例如調用進程產生其他子進程、接收信號等。

以下 C 代碼是否正確使用了waitpid ，即以最健壯的方式？

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, ...)是最健壯的方式。

如果子進程已經退出，它將返回 child_pid，如果發生錯誤，則返回 -1 並errno （ ECHILD如果子進程不存在（從未創建或已經被收割）或者不是這個進程的子進程， EINVAL如果選項（第三個參數）有一個無效值，或者EINTR如果信號被傳遞到沒有安裝 SA_RESTART 標志的信號處理程序），或者0如果指定了WNOHANG選項（第三個參數）並且子進程尚未退出.

但是，我建議稍作更改：

/* 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 系統中，進程 ID 是正整數。 正如您在man 2 waitpid手冊頁中所見，零和負 PID 表示進程組，-1 表示任何子進程。 進程 1 比較特殊， init ； 它永遠不會退出並設置用戶空間的其余部分。 因此，當前進程的子進程可以擁有的最小 PID 是 2。

我確實認為為這些使用正確的類型是明智的： pid_t用於進程 ID，例如size_t用於對象的內存大小（包括 say strlen()的返回值。）

提供status指針（以便調用者可以使用WIFEXITED() + WEXITSTATUS()或WIFSIGNALED() + WTERMSIG() ）很方便，因為任何對其不感興趣的調用者都可以提供NULL 。 （ NULL明確允許用於wait()和waitpid()的狀態指針。）

從技術上講，使用options==0 ， waitpid()應該只返回子 PID 或 -1（ errno ）。 但是，由於檢查非常便宜，我更願意將其他所有內容都視為 ECHILD 錯誤，因為這樣可以提供最可靠的結果。

調用者可以隨意忽略返回值。 但是，如果他們想知道，如果成功，返回值為 0，否則返回 -1 並errno （並且strerror(errno)提供文本原因）。

Answer 2

我想以最健壯和通用的方式編寫等待子進程完成的代碼。

子進程由fork系統調用創建。 最壞的情況是SIGCHLD在fork返回之前傳遞給父進程。 SIGCHLD的默認信號操作是忽略該信號，以便后續的waitpid調用無限期掛起。

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在任何/多線程程序中處理子進程終止的健壯 POSIX 方法是：

1. 在創建任何額外線程之前，主線程使用sigprocmask/pthread_sigmask阻止SIGCHLD 。 子線程繼承父線程的信號掩碼。 換句話說， main函數應該最早阻塞信號。 （除非您的全局 C++ 對象構造函數或平台特定的構造函數在進入main之前產生新線程，但據我所知，這超出了 C++ 標准或任何平台特定標准的范圍/要求glibc甚至可能永遠掛起，如果在進入main之前創建新線程，這是glibc一個長期存在的錯誤）。
2. 一旦創建了子進程，一個線程必須調用sigwait或sigwaitinfo來接收已掛起的SIGCHLD （如果有）或等待它。 在這種情況下，信號不會丟失。

有關此處提到的問題和解決方案的完整說明，請參閱sigwaitinfo 。

另請參閱名為“多線程進程中的信令”的pthread_sigmask示例。

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另一個 POSIX 選項是在調用fork之前安裝SIGCHLD信號處理程序。 在信號處理程序內部，只能調用一小部分異步信號安全函數。 這通常過於嚴格，因此使用自管道技巧將信號處理委托給非信號上下文。 其他一些線程從信號處理程序read管道並在“正常”非信號上下文中處理信號

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Linux 提供了signalfd系統調用，它本質上為您完成了自管道技巧，這是處理信號的最不棘手和最健壯的方法。