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  • 使用system函数时应该忽略两个信号


    在8.13节,我们展示了一个system函数的实现。然而,那个版本没有处理信号。POSIX.1要求system忽略

    SIGINT和SIGQUIT并阻塞SIGCHLD。在展示正确处理这些信号的版本之前,我们看下为什么需要担心这些信号的处理。


    下 面的代码使用了8.13节的system版本来调用ed编辑器。(这个编辑器作为UNIX系统的一部分已经有很长时

    间了。我们在这里使用它是因为它是一个 捕获中断和退出信号的交互式程序。如果我们调用一个外壳并输入中

    断符,那么它捕获这个中断符并打印一个问号。ed程序也设置了退出信号的布署以便它被忽 略。)

    #include <signal.h>
    
    static void
    sig_int(int signo)
    {
        printf("caught SIGINT\n");
    }
    
    static void
    sig_chld(int signo)
    {
        printf("caught SIGCHLD\n");
    }
    
    int
    main(void)
    {
        if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR) {
            printf("signal(SIGINT) error\n");
            exit(1);
        }
        if (signal(SIGCHLD, sig_chld) == SIG_ERR) {
            printf("signal(SIGCHLD) error\n");
            exit(1);
        }
        if (system("/bin/ed") < 0) {
            printf("system() error");
            exit(1);
        }
        exit(0);
    }

    上面的代码同时捕获了SIGINT和SIGCHLD。运行结果为:
    $ ./a.out 
    a (添加文本命令)
    Here is one line of text
    . (终止添加模式)
    1,$p (从第一行开始打印)
    Here is one line of text
    w temp.foo (把缓冲写入文件)
    25 (写了25个字节)
    q (退出)
    caught SIGCHLD


    当 编辑器终止时,系统向父进程(a.out进程)发送SIGCHLD信号。我们捕获它并从信号处理器返回。但是如

    果它正在捕获SIGCHLD信号,父进程应 该正这样做,因为它已经创建了它自己的子进程,以便知道它的子进程

    何时终止。在system函数执行时这个信号的分发应该在父进程里被阻塞。事实上,这是 POSIX.1规定的。否

    则,当system创建的子进程终止时,它将误导system的调用者认为它自己的一个子进程终止了。调用者然后会

    使用某个 wait函数来得到子进程的终止状态,因而避免system函数得到子进程的终止状态作为它的返回值。

    如果我们再次运行程序,这次向编辑器发送一个中断信号,会有:


    $ ./a.out 
    a
    hello, world
    .
    1,$p
    hello, world
    w temp.foo
    13
    ^Ccaught SIGINT

    ?
    q
    caught SIGCHLD


    回想9.6节,输入中断符会导致中断信号被发送给前台进程组的所有进程。前台进程有a.out,/bin/sh

    和/bin/ed。


    在 这个例子里,SIGINT被发送给所有这三个前台进程。(后台的外壳忽略这个信号。)正如我们能从输出看到

    的,a.out进程和编辑器捕获了这个信号。但 是当我们用system函数运行另一个程序时,我们不该让父进程和

    子进程同时捕获两个终端产生的信号:中断和退出。这两个信号应该被发送给实际正在运行的 程序:子进程。

    因为system执行的命令可以是一个交互式命令(这个例子里是ed程序),而且system的调用者在程序执行时放

    弃了控制而等待它的结 束,所以system的调用者不应该收到这两个终端产生的信号。这是为什么POSIX.1规定

    system函数应该在等待命令完成时忽略这两个信号。


    下面的代码展示了含所需的信号处理的system函数的一个实现:


    #include <sys/wait.h>
    #include <errno.h>
    #include <unistd.h>
    
    int
    system(const char *cmdstring) /* with appropriate signal handling */
    {
        pid_t pid;
        int status;
        struct sigaction ignore, saveintr, savequit;
        sigset_t chldmask, savemask;
    
        if (cmdstring == NULL)
            return(1); /* always a command processor with UNIX */
    
        ignore.sa_handler = SIG_IGN; /* ignore SIGINT and SIGQUIT */
        sigemptyset(&ignore.sa_mask);
        ignore.sa_flags = 0;
        if (sigaction(SIGINT, &ignore, &saveintr) < 0)
            return(-1);
        if (sigaction(SIGQUIT, &ignore, &savequit) < 0)
            return(-1);
        sigemptyset(&chldmask); /* now block SIGCHLD */
        sigaddset(&chldmask, SIGCHLD);
        if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &chldmask, &savemask) < 0)
            return(-1);
    
        if ((pid = fork()) < 0) {
            status = -1; /* probably out of processes */
        } else if (pid == 0) { /* child */
            /* restore previous signal actions & reset signal mask */
            sigaction(SIGINT, &saveintr, NULL);
            sigaction(SIGQUIT, &savequit, NULL);
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &savemask, NULL);
    
            execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
            _exit(127); /* exec error */
        } else { /* parent */
            while (waitpid(pid, &status, 0) < 0)
                if (errno != EINTR) {
                    status = -1; /* error other than EINTR from waitpid() */
                    break;
                }
        }
    
        /* restore previous signal actions & reset signal mask */
        if (sigaction(SIGINT, &saveintr, NULL) < 0)
            return(-1);
        if (sigaction(SIGQUIT, &savequit, NULL) < 0)
            return(-1);
        if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &savemask, NULL) < 0)
            return(-1);
    
        return(status);
    }

    如果我们使用这个版本的system,得到的结果和前面(有缺陷的)那个的结果不同在于:

    1、没有信号被发送给调用进程,当我们输入中断和退出符;

    2、当ed命令退出时,SIGCHLD不会被发送到调用进程。事实上,它被阻塞,直到我们在最后一个sigprocmask

    的调用里反阻塞它,在system函数通过调用waitpid得到子进程的终止状态之后。

    POSIX.1 指出如果wait或waitpid在SIGCHLD待定时返回了一个子进程的状态,那么SIGCHLD不应该被分发给进

    程,除非另一个子进程的状态也可 用。本书的四个实现没有一个实现了这个语义。相反,在system函数调用

    waitpid后SIGCHILD仍保持待定;当信号被反阻塞时,它被分发给了 调用者。如果我们在sig_chld里调用

    wait,它将返回-1,errno被设为ECHILD,因为system函数已经得到了子进程的终止状态。


    许多老的书本都用如下方式忽略中断和退出信号:


    if ((pid = fork()) < 0) {
      err_sys("fork error");
    } else if (pid == 0) {
      /* child */
      execl(...);
      _exit(127);
    }
    
    /* parent */
    old_intr = signal(SIGINT, SIG_IGN);
    old_quit = signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
    waitpid(pid, &status, 0);
    signal(SIGINT, old_intr);
    signal(SIGQUIT, old_quit);

    这个代码的问题是我们不能保证在fork后父子进程谁先运行。如果子进程先运行而父进程在之后一段时间之内没有运行,那么一个中断信号可能在父进程改变它的布署为被忽略是被产生。由于这个原因,我们新的system函数里在fork之间改变信号的布署。


    注意我们必须在子进程里调用execl之前重置这两个信号的布署。这允许execl改变它们的布署为默认,基于调用者的布署,如在8.10节里描述的。


    sytem的返回值


    注 意system的返回值。它是外壳的终止状态,并不总是命令字符串的终止状态。我们在第8章看到过一些例子,而且结果和我们预料的一样:如果我们执行一个 简单的命令,比如date,那么终止状态是0。执行外壳命令exit 44给我们一个44的终止状态。用信号会发生什么呢?


    让我们运行第8章的程序并发送一些信号给正在执行的命令:
    $ tsys "sleep 30"
    ^Cnormal termination, exit status = 130
    $ tsys "sleep 30"
    ^\sh: 946 quit
    normal termination, exit status = 131


    (我系统上没有这个问题。pr_exit打印出期望的值:异常退出。可能我的系统的system运行时,中断信号由“sh -c sleep 30”,而不是“sleep 30”响应。


    当 我们用中断信号终止sleep时,pr_exit函数认为它正常终止。当我们用退出键杀死sleep时会发生同样的事。这里发生的事是Bourne外壳有 一个糟糕文档的特性,它终止状态是128加上一个信号号,当它正在执行的命令被一个信号终止时。我们可以用外壳交互地看下这个:
    $ sh -c "sleep 30"
    ^C
    $ ehco $?
    130
    $ sh -c "sleep 30"
    ^\sh: 962 Quit - core dumped
    $ ehco $?
    131
    $ exit


    在被使用的系统上,SIGINT的值为2,SIGQUIT的值为3,所以给了我们130和131的终止状态。


    让我们尝试一个相似的例子,但是这次我们将直接向外壳发送一个信号并看system返回了什么:


    $ ./tsys "sleep 30" &
    $ ps -f
    UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
    tommy     8956  8949  0 12:04 pts/0    00:00:00 bash
    tommy     9122  8956  0 12:23 pts/0    00:00:00 sh
    tommy     9135  9122  0 12:25 pts/0    00:00:00 ./tsys sleep 30
    tommy     9136  9135  0 12:25 pts/0    00:00:00 sh -c sleep 30
    tommy     9137  9136  0 12:25 pts/0    00:00:00 sleep 30
    tommy     9138  9122  0 12:25 pts/0    00:00:00 ps -f
    $ kill -KILL 9136 (杀死“sh -c sleep 30”)
    $ Killed
    abnormal termination, signal number = 9


    这里,我们可以看到system的返回值只当外壳自身异常终止时报告一个异常终止。如果杀死“sleep 30”而不是“sh -c sleep 30”:


    $ ./tsys "sleep 30" &
    $ ps -f
    UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
    tommy     8956  8949  0 12:04 pts/0    00:00:00 bash
    tommy     9356  8956  0 12:47 pts/0    00:00:00 sh
    tommy     9357  9356  0 12:47 pts/0    00:00:00 ./tsys sleep 30
    tommy     9358  9357  0 12:47 pts/0    00:00:00 sh -c sleep 30
    tommy     9359  9358  0 12:47 pts/0    00:00:00 sleep 30
    tommy     9360  9356  0 12:47 pts/0    00:00:00 ps -f
    $ kill -KILL 9359
    $ Killed
    normal termination, exit status = 137


    当写一个使用system函数的程序时,要确保正确地解释返回值。如果你调用fork、exec和wait,终止状态和你调用system时的并不相同。



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