在Linux操作系统中，进程管理是系统运行的核心机制之一，而父子进程间的同步与控制则是进程管理的重要环节，当父进程创建子进程后，往往需要等待子进程完成执行并获取其退出状态，这一过程即为“等待子进程”，Linux提供了多种机制实现这一功能，其中最常用的便是wait和waitpid系统调用，它们不仅能够实现进程同步，还能确保子进程的资源被正确回收,避免僵尸进程的产生。
等待子进程的必要性
父进程创建子进程后，子进程会独立执行任务，而父进程则可以继续执行其他操作或等待子进程结束，如果父进程不等待子进程，子进程结束后会进入僵尸状态（Zombie Process），此时子进程的进程描述符（PCB）仍会保留在系统中，直到父进程通过wait或waitpid读取其退出状态，僵尸进程会占用系统资源，若大量堆积可能导致系统资源耗尽，等待子进程不仅是获取子进程执行结果的需要,更是系统资源管理的必然要求。
wait系统调用：简单直接的等待方式
wait系统调用是最基础的等待子进程的方式，其原型定义在<sys/wait.h>中,函数签名如下：
pid_t wait(int *status);
wait函数会挂起调用它的父进程，直到任意一个子进程结束，当有子进程结束时，wait会返回该子进程的进程ID（PID），并将子进程的退出状态存储在status指针指向的整型变量中，如果没有任何子进程需要等待，wait会立即返回-1，并设置errno为ECHILD。
status参数包含了子进程的退出信息,可以通过宏定义进行解析：
WIFEXITED(status)：判断子进程是否正常退出，若返回非零，则可用WEXITSTATUS(status)获取子进程的退出码（即exit()或_exit()传入的参数）。WIFSIGNALED(status)：判断子进程是否因信号而终止，若返回非零，则可用WTERMSIG(status)导致终止的信号编号。WIFSTOPPED(status)：判断子进程是否因信号而暂停（仅在进程被追踪时使用）。
以下代码演示了wait的基本用法：
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
// 子进程
printf("Child process with PID %d\n", getpid());
sleep(2);
exit(42); // 退出码为42
} else if (pid > 0) {
// 父进程
int status;
wait(&status);
if (WIFEXITED(status)) {
printf("Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
}
return 0;
}
waitpid系统调用：灵活的等待控制
waitpid是对wait的增强版，提供了更灵活的子进程选择和等待控制,其原型如下：
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
与wait相比，waitpid的主要区别在于：
pid参数：指定要等待的子进程。pid > 0：等待进程ID为pid的子进程。pid == 0：等待同进程组的任意子进程。pid < -1：等待进程组ID为-pid的任意子进程。pid == -1：等待任意子进程（功能等同于wait）。
options参数：通过位掩码控制等待行为，常用选项包括：WNOHANG：若指定的子进程未结束，waitpid立即返回0,而不是挂起父进程。WUNTRACED：若子进程因信号而暂停,也返回其状态。
waitpid的返回值与wait类似：成功返回子进程PID，错误返回-1；当使用WNOHANG且子进程未结束时返回0。
以下代码展示了waitpid的非阻塞等待模式：
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
// 子进程
printf("Child process running...\n");
sleep(3);
exit(0);
} else if (pid > 0) {
// 父进程
int status;
printf("Parent waiting for child...\n");
while (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == 0) {
printf("Child not finished yet, parent doing other work...\n");
sleep(1);
}
if (WIFEXITED(status)) {
printf("Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
}
return 0;
}
其他等待机制：waitid与pthread_join
除了wait和waitpid，Linux还提供了waitid系统调用，它支持更灵活的等待条件（如按进程组ID等待）和更详细的退出状态信息，在多线程编程中，若主线程需要等待子线程结束，可以使用pthread_join函数，其功能类似于进程间的等待机制,但针对线程而非进程。
注意事项与最佳实践
- 避免僵尸进程：确保父进程正确调用
wait或waitpid，或通过信号处理（如SIGCHLD）异步回收子进程资源。 - 处理信号中断：
wait和waitpid可能被信号中断，返回-1并设置errno为EINTR,此时需要根据业务逻辑决定是否重试。 - 非阻塞等待的应用：在需要父进程同时处理其他任务时，使用
WNOHANG选项实现非阻塞等待,避免挂起父进程。 - 多子进程管理：当父进程有多个子进程时，可通过循环调用
waitpid（pid=-1）依次回收所有子进程。
Linux等待子进程的机制是进程同步与资源管理的关键。wait系统调用提供了简单直接的等待方式，适用于等待任意子进程的场景；而waitpid则通过灵活的参数设计，支持指定子进程、非阻塞等待等高级功能，合理使用这些系统调用，能够有效避免僵尸进程，优化系统资源利用率，确保父子进程间的协调工作，在实际开发中，需根据具体需求选择合适的等待方式，并注意处理异常情况,以构建稳定高效的进程管理逻辑。
