操作系统waitpid函数实现过程

Waitpid 函数是用于在父进程中等待其子进程退出的函数，实现过程可以简单描述为：

1. 父进程通过调用 waitpid 函数，传入子进程的 ID 及一些控制参数，等待子进程的退出状态。

2. 内核接收到 waitpid 调用后，会查找指定 ID 的进程，如果找不到该进程，直接返回出错结果。

3. 如果找到该进程，判断该进程是否已经终止，如果已经终止，将其退出状态存储到父进程的状态信息中，返回正常结果。

4. 如果未终止，根据控制参数决定父进程的行为：如果使用了 WNOHANG 选项，则立刻返回不阻塞；如果未使用该选项，则等待进程退出，阻塞直到进程终止。

5. 如果子进程在等待期间收到信号并退出，且父进程未使用 WNOWAIT 选项，则父进程将收到 SIGCHLD 信号，处理信号时需要调用 waitpid 函数获取退出状态，否则会成为僵尸进程。

以上就是 waitpid 函数的基本实现过程，当然具体实现会有更多细节处理。

相关问题

- 用fork()创建一个子进程。 -子进程用execl或execve执行ls命令。 - 父进程调用waitpid函数等待子进程结束后，打印“child ended, father ending”，后结束进程。

在Unix/Linux系统编程中，可以使用`fork()`函数来创建一个新的进程（子进程），它会复制当前进程的所有状态，包括内存映射、打开文件描述符等。以下是步骤：

1. **使用`fork()`创建子进程**:

   #include <unistd.h>
   
   int pid = fork(); // fork操作
   if (pid == 0) { // 子进程
     // 在这里执行后续操作，如设置工作目录、清理环境变量等
   } else if (pid > 0) { // 父进程
     // 子进程ID保存在pid变量中
   } else {
     perror("Fork failed"); // 如果fork失败，打印错误信息
     exit(EXIT_FAILURE);
   }

2. **子进程使用`execl`或`execve`执行ls命令**:
在子进程中，通常会替换掉原来的程序入口点，例如使用`execl`或其更安全版本`execve`执行其他程序，比如`ls`：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <string.h>
   
   if (pid == 0) {
     execlp("ls", "ls", "-l", NULL); // 执行ls -l命令
     perror("Failed to execute ls");
     _exit(EXIT_FAILURE); // 使用_exit而非exit来避免影响父进程
   }

3. **父进程等待子进程结束并打印消息**:
父进程调用`waitpid`等待子进程结束，然后继续执行：

   while (true) {
     int status;
     waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程结束
     if (WIFEXITED(status)) {
       printf("child ended, father ending\n");
       break; // 子进程已正常退出，父进程结束
     } else if (WIFSIGNALED(status)) {
       printf("Child process terminated by signal %d\n", WTERMSIG(status));
     } else {
       printf("Unknown termination state for child.\n");
     }
   }
   exit(0); // 父进程结束

Linux操作系统如何使用clone()函数

clone()函数是Linux操作系统中创建进程的系统调用函数之一。它可以创建一个新的进程，该进程与调用进程(即父进程)共享资源，如内存地址空间、打开的文件描述符和信号处理等等。在使用clone()函数时，需要传递一些参数，包括一个函数指针，用于指定子进程的执行代码。

在使用clone()函数时，需要调用类似以下的代码：

pid_t pid = clone(function, stack, flags, arg);

其中，function参数是一个函数指针，用于指定子进程的执行代码；stack参数是指向子进程栈的指针；flags参数是一个标志位，用于指定如何创建子进程；arg参数是传递给子进程的参数。

例如，在创建一个新的进程时，可以使用如下的代码：

int child_func(void *arg) {
printf("Hello from child\n");
return 0;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
void *child_stack = malloc(1024*1024);

pid_t pid = clone(child_func, child_stack+1024*1024, SIGCHLD, NULL);

printf("Hello from parent\n");

waitpid(pid, NULL, 0);

free(child_stack);

return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个名为child_func()的函数作为子进程的执行代码，并使用malloc()函数分配了一个新的栈空间。然后，我们使用clone()函数创建了一个新的进程，并传递了我们定义的函数指针和栈指针。最后，我们在父进程中调用waitpid()函数等待子进程退出，之后释放栈空间。

注意，clone()函数与fork()函数不同，它可以创建一些不同方式共享资源的进程，例如，可以创建只与父进程共享文件描述符的进程，或者只与父进程共享内存空间的进程。因此，在使用clone()函数时，需要仔细考虑所需的进程模型并传递适当的参数。