与 POSIX 等待机制最接近的 Windows 是什么？

Question

Linux 支持“sys/wait.h”中定义的 POSIX 等待机制。 wait, waitid, waitpid 方法可用于在使用fork 创建的父进程和子进程之间交换状态信息。

Windows 既不提供（原生）fork 支持，也不提供 POSIX 等待机制。相反，还有其他方法可用于 spwan 子进程，即CreateProcess。

当将使用 fork/wait 以 C 或 C++ 编写的 linux 应用程序移植到 Windows 时，在父进程中监视子进程的状态变化（即 WEXITED, WSTOPPED, WCONTINUED）最合适的 native* 方法是什么?

*native 意味着不使用 Windows 未附带或由 MS 以运行时环境形式直接提供的其他库、框架、程序（如 cygwin、minGW）。

编辑：根据 cmets 的要求，我确实提供了一些关于应该以伪代码形式解决什么问题的更多信息：

//creates a new child process that is a copy of the parent (compare 
//POSIX fork()) and returns some sort of handle to it.
function spawnChild() 

// returns TRUE if called from the master process FALSE otherwise
function master()

// return TRUE if called from a child process FALSE otherwise
function child()

// returns TRUE if child process has finished its work entirely, 
// FALSE otherwise.
function completelyFinished()

//sends signal/message "sig" to receive where receiver is a single 
//handle or a set of handles to processes that shall receive sig
function sendSignal(sig, receiver)

// terminates the calling process
function exit()

// returns a handle to the sender of signal "sig"
function senderOf(sig)

function masterprocess()
  master //contains handle to the master process
  children = {}   //this is an empty set of handles to child processes
  buf[SIZE]  //some memory area of SIZE bytes available to master process and all children
  FOR i = 0 TO n - 1
    //spawn new child process and at its handle to the list of running 
    //child processes.
    children <- children UNION spawnChild() 
  IF(master())
    <logic here>
    sendSignal(STARTWORKING, children) //send notification to children
    WHILE(signal = wait())  // wait for any child to respond (wait is blocking) 
      IF signal == IMDONE
        <logic here (involving reads/writes to buf)>
        sendSignal(STARTWORKING, senderOf(signal))
      ELSEIF signal == EXITED
        children <- children \ signal.sender //remove sender from list of children
  ELSEIF(child())
    WHILE(wait() != STARTWORKING);
       <logic here (involving reads/writes to buf)>
       IF completelyFinished()
         sendSignal(EXITED, master)
         exit()
       ELSE
         sendSignal(IMDONE, master)

Answer 1

在回答实际问题之前，我将推荐一个更好的解决方案：您应该考虑简化父子关系。

基于伪代码，父母和孩子之间的信号是cross-process mutex的粗略形式，即他们所做的只是阻止这里的代码：

  IF signal == IMDONE
    <logic here (involving reads/writes to buf)>
    sendSignal(STARTWORKING, senderOf(signal))

同时运行多个实例。相反，<logic here> 应该被移动到相应的子进程中，由互斥锁保护，以便一次只有一个子进程可以运行它。

此时，父母需要做的就是启动孩子并等待他们全部退出。这在 Windows 中很容易通过等待进程句柄来完成。

（我想现代 POSIX 也支持某种比信号更复杂的跨进程互斥锁。）

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还值得重新考虑您是否真的需要多个进程。多线程效率会更高，如果代码写得好，适配应该不难。

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尽管如此，如果出于某种原因您绝对必须保留尽可能多的原始程序结构，pipes 可能会成为您的最好的选择。

• 发送信号变成写一个字节。

• 在孩子中，等待来自父母的信号变成了读取单个字节。

• 在父节点中等待来自任何子节点的消息有点棘手。它仍然是单字节读取（针对每个孩子），但您需要使用overlapped I/O，如果您需要支持超过 64 个孩子，请使用IOCP。

（或者，您可以使用多个线程，但这可能涉及太多的结构更改。）

• 如果管道实现正确，当子节点退出或死亡时，父节点中的相应读取操作将终止并出现ERROR_BROKEN_PIPE 错误。因此，无需单独的机制来监控儿童的健康状况。

在这种情况下，我认为anonymous pipes 将是最合适的选择。这些是单工的，因此每个孩子需要两个管道。您可以将管道句柄的子端作为子进程的标准输入和输出传递。

对于匿名管道，您需要确保在每个子节点启动后关闭父节点的句柄副本，并且每个子节点仅继承与其自己管道对应的句柄。如果有任何额外的句柄在其管道的子端打开，则父级将不会在子级退出时收到任何通知。

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这些都不是特别复杂，但请注意命名管道 I/O 有一点学习曲线。异步 I/O 更是如此，特别是如果您来自 UNIX 背景。请特别注意，要使用异步 I/O，您发出一个操作然后等待它完成，这与 UNIX 模型相反，您等待 I/O 准备好然后发出操作。

Answer 2

如果您想向其他进程发送布尔条件信号，您可能应该为此使用共享事件。您可以按名称或通过句柄重复共享它们。您可以拥有任意数量的这些信号。例如，您可以为每个WEXITED, WSTOPPED, WCONTINUED 设置一个。

看到您的编辑：活动非常适合。在父级中创建命名事件并将它们的名称传递给子级命令。这样父母和孩子就可以互相发信号了。

您还需要共享内存部分，例如通过内存映射文件。这将对应于您代码中的buf。

Answer 3

您所拥有的似乎是一个工作队列安排，其中您有一个生产者进程和一堆工作进程。目前尚不清楚您是否将共享内存仅用作工作队列，或者您的工作人员是否在共享内存上进行操作（可能是一个巨大的矩阵或向量问题）。

在 Win32 中，您可能不会将其实现为单独的进程。

您将使用一组已经共享内存（相同地址空间）的生产者/消费者线程，并使用信号量或条件变量实现工作队列。

事实上，您可能会使用更高级别的抽象，例如QueueUserWorkItem。这使用默认的 Windows 线程池，但您可以使用 CreateThreadpool 创建自己的线程池。