SIGCHLD信号
上一章中讲解了进程相关的知识：在程序中可以使用fork()函数创建子进程，使用wait()与waitpid()函数使父进程阻塞，并通过循环，不断获取子进程状态，以保证父进程能顺利回收子进程。但是循环是极其浪费cpu的，能否使用循环之外的方法来解决这个问题呢？
本章学习的信号就是解决该问题的另一种方法。内核中的父子进程是异步运行的，当出现以下几种情况时，内核会向父进程发送17号信号SIGCHLD：
● 子进程终止时；
● 子进程接收到SIGSTOP信号停止时；
● 子进程处在停止态，接收到SIGCONT信号后被唤醒时。
SIGCHLD信号的默认处理动作是忽略，我们可以在程序中捕获该信号，为信号设置信号处理函数，促使父进程完成子进程的回收。
由第六章中创建进程的案例可知，代码中的代码段可分为3个部分：fork()之前的部分、父进程分支和子进程分支。SIGCHLD信号在进程状态变化时自动产生，程序中无需额外设置产生信号的代码；若在fork()之前的部分或子进程分支中注册捕获函数，那么子进程也能接收信号，因此信号捕获函数应在父进程分支中注册。
案例9：使用信号机制回收子进程。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/wait.h>
5 #include <signal.h>
6 void sys_err(char *str)
7 {
8 perror(str);
9 exit(1);
10 }
11 void do_sig_child(int signo) //信号处理函数
12 {
13 waitpid(0,NULL,WNOHANG);
14 }
15 int main(void)
16 {
17 pid_t pid;
18 int i;
19 for (i = 0; i < 5; i++) { //子进程创建
20 if ((pid = fork()) == 0)
21 break;
22 else if (pid < 0) //容错处理
23 sys_err("fork");
24 }
25 if (pid == 0) { //子进程分支
26 int n = 1;
27 while (n--) {
28 printf("child ID %d\n", getpid());
29 }
30 exit(i+1);
31 }
32 else if (pid > 0) { //父进程分支
33 struct sigaction act;
34 act.sa_handler = do_sig_child;
35 sigemptyset(&act.sa_mask);
36 act.sa_flags = 0;
37 sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
38 while (1) {
39 printf("Parent ID %d\n", getpid());
40 sleep(1);
41 }
42 }
43 return 0;
44 }该案例在if分支中使用while()循环保持父进程运行（模拟父进程运行），等待子进程发送的信号递达。编译案例，执行程序，执行结果如下所示：
Parent ID 3521
child ID 3525
child ID 3523
Parent ID 3521
child ID 3526
Parent ID 3521
child ID 3524
child ID 3522
Parent ID 3521
……按照原本的设想，父进程保持运行，子进程发送信号到父进程，那么子进程应被父进程中的信号捕获函数全部回收，但使用“ps aux”查看系统中的进程，发现除父进程外，还有如下的一个子进程存在：
itheima 3526 0.0 0.0 0 0 pts/0 Z+ 16:37 0:00 [te] <defunct>并且由其中的STAT项可知，该子进程变成了一个僵尸进程。
这是因为，这个子进程与其它某个子进程同时死亡，并递送了SIGCHLD信号到父进程，父进程同时接收到两个信号，但由于SIGCHLD信号属于不可靠信号，其中没有消息队列，因此有一个SIGCHLD信号会被忽略，父进程只会调用一次信号处理函数，回收一个子进程。
也就是说，在调用信号处理函数之前，同时有多个子进程死亡，若要解决这个问题，可以对信号捕捉函数进行修改，使其能在一次调用中，同时处理多个子进程。改良后的代码如下所示。
案例10：改良以上使用信号回收子进程的代码，使信号捕捉函数可以回收多个子进程。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/wait.h>
5 #include <signal.h>
6 void sys_err(char *str)
7 {
8 perror(str);
9 exit(1);
10 }
11 void do_sig_child(int signo) //信号处理函数
12 {
13 int status;
14 pid_t pid;
15 while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {//判断子进程状态
16 if (WIFEXITED(status))
17 printf("child %d exit %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
18 else if (WIFSIGNALED(status))
19 printf("child %d cancel signal %d\n", pid, WTERMSIG(status));
20 }
21 }
22 int main(void)
23 {
24 pid_t pid;
25 int i;
26 for (i = 0; i < 10; i++) {
27 if ((pid = fork()) == 0) //创建一个子进程
28 break;
29 else if (pid < 0) //容错处理
30 sys_err("fork");
31 }
32 if (pid == 0) { //子进程执行流程
33 int n = 1;
34 while (n--) {
35 printf("child ID %d\n", getpid());
36 sleep(1);
37 }
38 return i+1;
39 }
40 else if (pid > 0) { //父进程执行流程
41 struct sigaction act;
42 act.sa_handler = do_sig_child;
43 sigemptyset(&act.sa_mask);
44 act.sa_flags = 0;
45 sigaction(SIGCHLD, &act, NULL); //注册捕获函数
46 while (1) { //保证父进程运行
47 printf("Parent ID %d\n", getpid());
48 sleep(1);
49 }
50 }
51 return 0;
52 }该案例中将waitpid()的参数options设置为WNOHANG，当有信号递达时，捕获该信号，并在信号处理函数中结合while循环，通过waitpid()函数不断判断系统中是否有已退出的子进程，若有则获取子进程的pid，对其进行回收。信号处理函数中用到了两个用于判断进程退出状态的宏函数：WIFSIGNALED()和WTERMSIG()，这两个宏函数是与信号相关的宏函数，参数也是status，功能分别如下：
● WIFSIGNALED()：若子进程由信号终止，则返回true；
● WTERMSIG()：返回导致子进程终止的信号的编号，只有放WIFSIGNALED返回true时，才应使用此宏。
编译案例10，执行程序，执行结果如下所示：
Parent ID 3593
child ID 3597
child 3597 exit 4
Parent ID 3593
child ID 3598
child 3598 exit 5
Parent ID 3593
child ID 3595
child ID 3596
child 3595 exit 2
Parent ID 3593
child 3596 exit 3
Parent ID 3593
child ID 3594
child 3594 exit 1
Parent ID 3593
……执行“ps aux”命令，内存中只有父进程在运行，说明案例10实现成功。
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