waitpid() 函数返回 ERROR (-1)，为什么？

Question

我正在用 C 编写一个类似于 Linux shell 的程序。

除其他外，我正在实现两个内置命令：jobs, history. 在jobs 中，我打印当前工作命令的列表（在后台）。 在history 中，我打印了迄今为止所有命令历史记录的列表，并为每个命令指定它是 RUNNING 还是 DONE。

为了实现这两者，我的想法是有一个命令列表，将命令名称映射到它们的 PID。一旦调用了作业/历史命令，我就会运行它们，检查哪些正在运行或已完成，并进行相应的打印。

我在网上看到函数：waitpid(pid, &status, WNOHANG)，可以从“PID”中检测进程是否仍在运行或完成，而无需停止进程。 它工作得很好，除了这个：

当程序处于活动状态时，函数将其返回。 当一个程序完成时，我第一次调用它时会返回 done，从那时起，如果再次使用相同的 PID 调用它，它会返回 -1（错误）。

例如，它看起来像这样：（& 表示后台命令）

$ sleep 3 &
$ jobs
sleep ALIVE 
$ jobs  (withing the 3 seconds)
sleep ALIVE
$ jobs (after 3 seconds)
sleep DONE
$ jobs 
sleep ERROR
$ jobs 
sleep ERROR
....

此外，这些不受我之前或之后可能执行的其他命令调用的影响，似乎上述行为与其他命令无关。

我在网上阅读了 waitpid 可能返回 -1 的各种原因，但我无法确定我的情况的原因。另外，我尝试寻找如何理解 waitpid 错误的类型，但再次失败。

我的问题是：

1. 您认为为什么会发生这种行为
2. 如果您有解决方案（理想的做法是让它不断返回 DONE）
3. 如果您对如何实现作业/历史命令有更好的了解，我们会接受

此问题的一个解决方案是，一旦我得到“DONE”，我将命令签署为 DONE，并且在打印之前不再对其执行waitid。这将解决问题，但我仍不知道为什么会发生这种情况

Answer 1

您应该熟悉在 Unix 环境中如何处理子进程。特别要阅读Zombie processes。

当一个进程死亡时，它会进入一个“僵尸”状态，因此它的 PID 仍然是保留的，并且唯一地标识了现在已经死亡的进程。在僵尸进程上成功的wait 会释放进程描述符及其 PID。因此，在同一 PID 上对 wait 的后续调用将失败，因为没有更多具有该 PID 的进程（除非为新进程分配了相同的 PID，在这种情况下等待它是一个逻辑错误）。

您应该重新构建您的程序，以便如果 wait 成功并报告进程是 DONE，您将该信息记录在您自己的数据结构中，并且不再在该 PID 上调用 wait。

为了比较，一旦一个进程完成，bourne shell 最后一次报告它，然后将它从作业列表中删除：

$ sleep 10 &
$ jobs
[1] + Running                 sleep 10
$ jobs
[1] + Running                 sleep 10
$ jobs
[1]   Done                    sleep 10
$ jobs
$