非阻塞等待的意义:
非阻塞等待在多进程编程中的意义主要体现在提高系统的响应性、实现异步任务执行、动态任务管理和多任务协同工作等方面。它允许父进程在等待子进程退出的同时,继续执行其他任务,从而提高系统的并发性和效率,增加系统的灵活性和可扩展性。
简单的多进程编程示例
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #define TASK_NUM 5 typedef void (*task_t)(); void download() { printf("this is a download task is rnning!(正在执行下载任务)\n"); } void printLog() { printf("this is a write log task is rnning!(正在执行日志任务)\n"); } void show() { printf("this is a show info task is rnning!(正在执行显示信息任务)\n"); } void initTasks(task_t tasks[], int num) { for(int i = 0; i < num; i++) tasks[i] = NULL; } int addTask(task_t tasks[], task_t t) { int i = 0; for(; i < TASK_NUM; i++) { if(tasks[i] == NULL) { tasks[i] = t; return 1; } } return 0; } void executeTask(task_t tasks[], int num) { for(int i = 0; i < num; i++) { if(tasks[i]) tasks[i](); } } void worker(int cnt) { printf("I am child, pid: %d, cnt: %d\n", getpid(), cnt); } int main() { task_t tasks[TASK_NUM]; initTasks(tasks, TASK_NUM); addTask(tasks, download); addTask(tasks, printLog); addTask(tasks, show); pid_t id = fork(); if(id == 0){ // child int cnt = 10; while(cnt) { worker(cnt); sleep(2); cnt--; } exit(0); } while(1) { //father int status = 0; // 非阻塞等待,可以让等待方在返回的时候,顺便做做自己的事情 pid_t rid = waitpid(id, &status, WNOHANG); if(rid > 0) { // wait success, child quit now; printf("child quit success(孩子退出成功), exit code: %d, exit signal: %d\n", (status>>8)&0xFF, status&0x7F); break; } else if(rid == 0) { printf("##################################################\n"); // wait success, but child not quit printf("child is alive, wait again, father do other thing(孩子还活着,再次等待,父亲做其他事情)....\n"); // 该函数内部,其实是回调式执行任务 executeTask(tasks, TASK_NUM); // 也可以在内部进行自己移除&&新增对应的任务 printf("##################################################\n"); } else{ // wait failed, child unknow printf("wait failed!\n"); break; } sleep(1); } return 0; }
运行结果:
…
代码解释
这段代码主要使用了 fork() 和 waitpid() 系统调用来创建和管理子进程。下面是代码的详细解释:
包含了必要的头文件:
<stdio.h>:标准输入输出库,用于输入输出操作。
<stdlib.h>:标准库,提供了一些通用工具函数,如内存分配和进程控制。
<unistd.h>:Unix 标准库,提供了对 POSIX 操作系统 API 的访问。
<sys/types.h>:包含了进程标识符 pid_t 的定义。
<sys/wait.h>:包含了等待进程结束的函数 waitpid() 的定义。
定义了一个常量 TASK_NUM,表示任务的数量。
typedef了一个函数指针类型 task_t,用于表示任务函数的类型。
定义了三个具体的任务函数 download()、printLog() 和 show(),用于演示任务的执行过程。这些函数只是简单地打印一些信息。
- 定义了一个辅助函数 initTasks(),用于初始化任务数组。该函数会将任务数组中的所有元素设置为 NULL。
- 定义了一个辅助函数 addTask(),用于将任务添加到任务数组中。该函数会遍历任务数组,找到第一个为 NULL 的位置,并将任务函数指针存储在该位置。如果找不到空闲位置,则返回 0;否则返回 1。
- 定义了一个辅助函数 executeTask(),用于执行任务数组中的任务。该函数会遍历任务数组,对于非空的任务函数指针,调用对应的任务函数。
- 定义了一个辅助函数 worker(),用于在子进程中执行具体的工作。该函数会打印进程的 ID(使用 getpid() 函数)和计数值。
在 main() 函数中:
- 声明了一个任务数组 tasks[TASK_NUM],并通过调用 initTasks() 初始化该数组。
- 调用 addTask() 函数将三个任务函数 download()、printLog() 和 show() 添加到任务数组中。
- 调用 fork() 创建一个子进程。如果返回值为 0,则表示当前代码在子进程中执行,否则表示在父进程中执行。
- 在子进程中,通过一个循环调用 worker() 函数执行具体的工作。每次循环都会打印进程的 ID 和计数值,并使用 sleep(2) 函数暂停 2 秒,然后将计数值减 1,直到计数值为 0。
- 在子进程的循环结束后,调用 exit(0) 终止子进程。
- 在父进程中,通过一个无限循环调用 waitpid() 函数来等待子进程的退出。waitpid() 函数用于等待指定的子进程结束,并获取子进程的退出状态。
- 使用 WNOHANG 选项,使得 waitpid() 在没有子进程退出时立即返回。这样可以让父进程在等待期间执行其他任务。
- **如果 waitpid() 返回值大于 0,则表示成功等待到一个子进程退出。**此时打印子进程的退出状态信息,并终止父进程的循环。
- 如果 waitpid() 返回值等于 0,则表示当前没有子进程退出,继续执行父进程的其他任务。在这里,调用 executeTask() 函数执行任务数组中的任务,并打印一些信息。
- 如果 waitpid() 返回值小于 0,则表示等待失败,打印错误信息,并终止父进程的循环。
- 在父进程的循环中,使用 sleep(1) 函数暂停 1秒,以降低循环的频率。
总体来说,这段代码创建了一个子进程,并在父进程中等待子进程的退出。在等待子进程退出的过程中,父进程会执行一些其他任务,并定期执行任务数组中的任务函数。子进程通过循环执行具体的工作,并在完成后退出。在子进程退出后,父进程打印子进程的退出状态信息,并终止循环,结束程序的执行。