第十章＊信号（十八）－－system函数

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。