How to make parent wait for all child processes to finish?

在操作系统中，父进程等待所有子进程完成常常是需要协调的任务，尤其是在进行并行处理或资源共享的时候。在不同的编程环境中，实现这一目标的方式可能会有所不同。以下是一些常见的实现方式：

1. UNIX/Linux 系统中使用 wait() 和 waitpid()

在 UNIX 或 Linux 系统中，可以使用 wait() 或 waitpid() 函数来使父进程等待一个或多个子进程结束。wait() 函数会阻塞父进程，直到任何一个子进程结束。如果需要等待所有子进程，可以在循环中多次调用 wait()，直到它返回错误并显示没有更多的子进程。

示例代码：

c
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    pid_t pid;
    int i;
    int num_kids = 5;

    for (i = 0; i < num_kids; i++) {
        pid = fork();
        if (pid == 0) {
            // 子进程
            sleep(1); // 假设子进程需要执行1秒
            printf("Child process %d finished\n", getpid());
            _exit(0);
        }
    }

    while ((pid = wait(NULL)) > 0) {
        printf("Waited for child %d\n", pid);
    }

    printf("All children have finished.\n");

    return 0;
}

2. 使用信号和处理程序

另一种方法是使父进程对 SIGCHLD 信号进行监听，该信号在子进程结束时由操作系统发送。通过为 SIGCHLD 设置一个信号处理函数，父进程可以非阻塞地被通知到子进程的结束。

示例代码：

c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>

void sigchld_handler(int signum) {
    // 使用 waitpid 避免僵尸进程
    while (waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0) {
        printf("Child process ended and cleaned up\n");
    }
}

int main() {
    signal(SIGCHLD, sigchld_handler);

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        if (fork() == 0) {
            sleep(1);
            exit(0);
        }
    }

    // 父进程可以继续进行其他任务，而不是阻塞等待子进程结束
    sleep(10);  // 假设有其他长时间任务

    return 0;
}

3. 在多线程环境中使用条件变量和互斥锁

如果是在多线程的环境下，可以通过条件变量与互斥锁来实现类似的功能。当一个子线程完成时，它会发出条件信号，而主线程会等待所有的条件信号，以确保所有子线程都完成了任务。

以上是几种在不同环境下使父进程等待所有子进程完成的方法。这些方法的选择依赖于具体的应用场景和系统环境。