【linux学习指南】SIGCHLD信号

📝SIGCHLD信号

进程⼀章讲过⽤wait和waitpid函数清理僵⼫进程,⽗进程可以阻塞等待⼦进程结束,也可以⾮阻塞地查询是否有⼦进程结束等待清理(也就是轮询的⽅式)。采⽤第⼀种⽅式,⽗进程阻塞了就不能处理⾃⼰的⼯作了;采⽤第⼆种⽅式,⽗进程在处理⾃⼰的⼯作的同时还要记得时不时地轮询⼀下,程序实现复杂。

其实,⼦进程在终⽌时会给⽗进程发SIGCHLD信号,该信号的默认处理动作是忽略,⽗进程可以⾃定义SIGCHLD信号的处理函数,这样⽗进程只需专⼼处理⾃⼰的⼯作,不必关⼼⼦进程了,⼦进程终⽌时会通知⽗进程,⽗进程在信号处理函数中调⽤wait清理⼦进程即可。

请编写⼀个程序完成以下功能:⽗进程fork出⼦进程,⼦进程调⽤exit(2)终⽌,⽗进程⾃定义SIGCHLD信号的处理函数,在其中调⽤wait获得⼦进程的退出状态并打印。

事实上,由于UNIX的历史原因,要想不产⽣僵⼫进程还有另外⼀种办法:⽗进程调⽤sigaction将SIGCHLD的处理动作置为SIG_IGN,这样fork出来的⼦进程在终⽌时会⾃动清理掉,不会产⽣僵⼫进程,

也不会通知⽗进程。系统默认的忽略动作和⽤⼾⽤sigaction函数⾃定义的忽略通常是没有区别的,但这是⼀个特例。此⽅法对于Linux可⽤,但不保证在其它UNIX系统上都可⽤。请编写程序验证这样做不会产⽣僵⼫进程。

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

void handler(int sig)
{
    pid_t id;
    while ((id = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0)
    {
        printf("wait child success: %d\n", id);
    }
    printf("child is quit! %d\n", getpid());
}

int main()
{
    signal(SIGCHLD, handler);
    pid_t cid;
    if ((cid = fork()) == 0)
    { // child
        printf("child : %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(1);
    }
    while (1)
    {
        printf("father proc is doing some thing!\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

查看进程代码

while true; do   
    ps -ajx | grep sig  
    ps -ajx | head -1  
    sleep 1  
done

1. 信号处理函数 handler

void handler(int sig)
{
    pid_t id;
    while ((id = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0)
    {
        printf("wait child success: %d\n", id);
    }
    printf("child is quit! %d\n", getpid());
}

• 这是一个自定义的信号处理函数，用于处理特定的信号（在程序中注册它来处理 SIGCHLD 信号）。当接收到相应信号时，这个函数就会被调用执行。
• 函数接收一个整型参数 sig，代表接收到的信号编号，不过在这个函数内部其实并没有使用这个参数来做不同的分支处理，它主要关注的是处理子进程退出的情况。
• 在函数内部有一个 while 循环，循环条件是 (id = waitpid(-1, NULL, WNOHANG)) > 0：
  • waitpid 函数用于等待子进程状态改变并获取相关信息，这里的参数 -1 表示等待任意子进程（如果指定具体的子进程ID，就只会等待那个特定的子进程）；NULL 作为第二个参数表示不关心子进程的终止状态信息（如果想获取具体状态，可以传入相应的指针来接收状态值）；WNOHANG 是一个宏，它使得 waitpid 函数在没有已终止的子进程可等待时立即返回，而不是阻塞等待。
  • 只要 waitpid 调用返回的值大于 0，就意味着成功等到了一个已终止的子进程，此时进入循环体，通过 printf 打印出等待到的子进程的进程ID（printf("wait child success: %d\n", id);）。这个循环可以连续处理多个同时终止的子进程（如果存在这种情况）。
• 循环结束后（也就是没有已终止的子进程可等待了），通过 printf 打印出当前进程（也就是父进程）的进程ID，表示子进程已经退出完毕，当前提示信息所在的进程（父进程）还在运行（printf("child is quit! %d\n", getpid());）。

1. main 函数部分

int main()
{
    signal(SIGCHLD, handler);
    pid_t cid;
    if ((cid = fork()) == 0)
    { // child
        printf("child : %d\n", getpid());
        sleep(3);
        exit(1);
    }
    while (1)
    {
        printf("father proc is doing some thing!\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

• signal(SIGCHLD, handler);：这行代码使用 signal 函数来注册信号处理函数。SIGCHLD 是一个信号，它在子进程状态发生改变（比如子进程终止、暂停、继续等情况）时会发送给父进程。这里将 SIGCHLD 信号和自定义的 handler 函数关联起来，意味着当父进程收到 SIGCHLD 信号时，就会调用 handler 函数来处理相应情况。
• pid_t cid; 定义了一个 pid_t 类型的变量 cid，用于存储后续 fork 函数返回的进程ID值。
• if ((cid = fork()) == 0) 这是一个关键的条件判断语句，通过 fork 函数创建子进程：
  • fork 函数在父进程中返回新创建的子进程的进程ID（大于 0），在子进程中返回 0，如果创建子进程失败则返回 -1。这里判断 cid 是否等于 0，如果等于 0，说明当前代码执行的是子进程的逻辑分支。
  • 在子进程的逻辑中（也就是 if 条件成立的代码块）：
    • 首先通过 printf 打印出自己的进程ID（printf("child : %d\n", getpid());），方便后续观察确认。
    • 然后调用 sleep 函数让子进程休眠 3 秒，模拟子进程执行一些任务的时间消耗。
    • 最后通过 exit 函数终止子进程，并返回状态值 1。
• 对于父进程（也就是 if 条件不成立，cid 大于 0 的情况），进入到后面的 while (1) 无限循环中：
  • 在这个循环里，每次循环都会通过 printf 打印出 father proc is doing some thing!，表示父进程正在进行一些操作，然后调用 sleep 函数暂停 1 秒再进入下一次循环，以此模拟父进程持续进行一些任务的过程。
• 不过要注意的是，代码最后的 return 0; 其实在当前逻辑下是无法执行到的，因为父进程进入了一个无限循环，正常情况下不会跳出循环去执行这行返回语句。

makefile文件：

sig:sig.c 
	gcc -o sig sig.c  
.PHONY:clean 
clean: 
	rm -f sig