18、system函数
前面我们讲述过system函数的实现。但是前面讲过的没有对信号处理的部分。POSIX.1要求system忽略SIGINT和SIGQUIT，阻塞SIGCHLD。再给出可以正确处理这些信号的system之前，我们来看看为什么需要考虑信号处理的部分。
例子：
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)
err_sys("signal(SIGINT) error");
if (signal(SIGCHLD, sig_chld) == SIG_ERR)
err_sys("signal(SIGCHLD) error");
if (system("/bin/ed") < 0)
err_sys("system() error");
exit(0);
}
程序运行大致如下：
loginshell--fork,exec-->a.out--fork,exec-->/bin/sh--fork,exec-->/bin/ed
例子中使用system来启动ed程序。ed是一个编辑器，使用它是因为：它是一个可以交互的程序，并且捕捉interrupt和quit信号。如果我们从shell启动ed，然后输入interrupt字符，那么它会捕获到interrupt信号，并且打印一个问号。ed程序也设置了忽略quit信号。在例子中，捕获SIGINT和SIGCHLD信号，如果我们启动了例子中的程序，那么如下：
$ ./a.out
a 向编辑器缓存中追加文本。
Here is one line of text
. 结束追加。
1,$p 打印buffer中的第1到最后一行。
Here is one line of text
w temp.foo 将buffer中的内容写入文件。
25 编辑器提示写入的行数
q 退出编辑器。
caught SIGCHLD 我们的程序输出，提示捕捉到了SIGCHLD信号。
当编辑器终止的时候，系统发送SIGCHLD信号给父进程，我们会捕获到它并且从signal处理函数中返回。捕获到SIGCHLD之后应该由父进程这样做，这样它自己创建的子进程结束的时候它才能够知道。当执行system函数的时候，发送给parent的这个SIGCHLD应该被阻塞。POSIX.1也是这样指定的。否则，当由system创建的子进程终止的时候，它会导致调用system的进程误以为它自己的一个子进程终止了。调用者将调用wait函数来获得子进程的状态，这样就导致阻止system函数可以从子进程的返回中获得子进程的结束状态。
如果我们运行例子程序，同时给编辑器发送一个interrupt信号，输入输出如下：
$ ./a.out
a
hello, world
.
1,$p
hello, world
w temp.foo
13
^? 键入interrupt字符
? 编辑器捕获到信号，打印"?".
caught SIGINT 父进程也捕捉到信号。
q
caught SIGCHLD
前面说过，如果键入interrupt字符，会导致interrupt信号发送给所有前台进程组中的进程(这里，前台进程组中的进程有a.out,/bin/sh,/bin/ed)。在这个例子中，SIGINT会发送给三个进程(shell忽略它)，我们已经从前面的过程中的输出看到了这一点,ed编辑器和a.out都收到了这个信号。但是，当我们使用system函数运行另外一个程序的时候，我们不应该让父子进程都接收到两个中断发起的信号:interrupt和quit。这两个信号应该被发送到运行的程序：子进程。因为通过system运行的命令可以是交互的命令（例如这里的ed），也因为调用system的调用者在执行时放弃了控制并等待执行的结束，所以调用system的调用这应该不再接收这两个终端发起的信号了。这也是为什么POSIX.1指定system函数应该在等待一个命令结束的时候忽略这两个信号。
举例:正确的POSIX.1的system
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int system(const char *cmdstring) /*考虑信号处理的system */
{
pid_t pid;
int status;
struct sigaction ignore, saveintr, savequit;
sigset_t chldmask, savemask;
if (cmdstring == NULL)
return(1);
ignore.sa_handler = SIG_IGN; /* 忽略SIGINT 和 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); /* 阻塞信号SIGCHLD */
sigaddset(&chldmask, SIGCHLD);
if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &chldmask, &savemask) < 0)
return(-1);
if ((pid = fork()) < 0) {
status = -1;
} else if (pid == 0) { /* 子进程 */
/* 恢复之前的信号处理动作和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);
}
例子中给出了考虑信号处理的system函数的实现。
如果我们把之前的程序用这个system函数链接，那么结果的二进制文件会有如下不同的地方：
- 当我们键入interrupt或者quit字符的时候，不会有信号被发送到调用进程。
- 当ed命令退出的时候，SIGCHLD不会发送给调用进程。然而，这个信号会一直被阻塞，直到我们在system函数通过waitpid获取到子进程的结束状态之后，最后调用了sigprocmask函数。
POSIX.1指出，如果wait或者waitpid在SIGCHLD提交的时候返回子进程的状态，那么SIGCHLD就不应该被发送给进程了，除非又有另外一个子进程的状态可用（意思似乎是不wait就会发送这个信号，wait就没有必要发送了）。本书的四个系统都没有实现这个描述的含义，所以，SIGCHLD在system函数调用了waitpid之后，还是保持着提交的状态；当信号被取消阻塞之后，就会被发送给调用者。如果我们在之前的程序中的sig_chld函数中调用wait函数，那么这个wait函数会返回1同时设置errno为ECHILD，因为system函数里面已经用wait获取过子进程的终止状态了。
许多早期的实现忽略interrupt和quit信号的方法如下：
if((pid = fork()) < 0)
{
err_sys("fork error");
}
else if (pid == 0)
{
/*子进程*/
execl(...);/*注意，前面说过execl出来的子进程，会继承父进程的signal mask以及正在提交的信号*/
_exit(127);
}
/*父进程*/
old_intr = signal(SIGINT, SIG_IGN);
old_quit = signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
waitpid(pid, &status, 0);
signal(SIGINT, old_intr);
signal(SIGQUIT, old_quit);
这段代码的问题在于，我们无法保证fork之后是父进程先运行，还是子进程先运行。如果子进程首先运行而父进程在一段时间内还没有来得及运行，那么很可能在父进程改变它的信号处理方式为忽略之前，就产生一个interrupt信号。也由于这个原因，在例子中我们是调用fork之前才修改信号处理的方式的。
需要注意的是，我们必须在子进程中execl调用之前将这两个信号属性重新设置回去。这个允许execl基于调用者的信号属性，改变它们的属性为默认的（意思到底是默认属性就是默认属性，还是默认属性变成了父进程的信号属性???）。
从system的返回值
注意system的返回值。这个返回值是shell的结束状态，一般它不总是命令行对应的程序命令的结束状态。在第8章中的一个例子中(参见：http://book.chinaunix.net/special/ebook/addisonWesley/APUE2/0201433079/ch08lev1sec13.html#ch08fig23)，我们可以看到，如果我们执行一个简单的命令例如date，那么结束状态是0。执行shell命令以44进行exit也会给我们一个44的结束状态，那么如果有了信号机制会怎么样呢？
对于第8章的例子(参见:http://book.chinaunix.net/special/ebook/addisonWesley/APUE2/0201433079/ch08lev1sec13.html#ch08fig24)，我们运行它，并且给执行的命令发送一些信号：
$ tsys "sleep 30"
^?normal termination, exit status = 130 键入interrupt按键
$ tsys "sleep 30"
^\sh: 946 Quit 键入quit按键
normal termination, exit status = 131
当我们使用interrupt按键终止sleep的时候，pr_exit函数认为终止状态是正常的。当我们使用quit按键的时候也是。这里，Bourne shell对进程结束状态为128加上信号号这个特性的解释很是模糊，但是当命令通过信号被终止的时候，我们可以从shell的交互中看到这样的信息。
$ sh make sure we're running the Bourne shell
$ sh -c "sleep 30"
^? type the interrupt key
$ echo $? print termination status of last command
130
$ sh -c "sleep 30"
^\sh: 962 Quit - core dumped type the quit key
$ echo $? print termination status of last command
131
$ exit leave Bourne shell
这里的系统中，SIGINT的值是2，SIGQUIT的值是3，这样我们得到结束状态分别是128+2=130，以及128+3=132。
我们来看一个类似的例子，这次我们直接发送信号给shell来看看system会得到什么返回值：
$ tsys "sleep 30" & start it in background this time
9257
$ ps -f look at the process IDs
UID PID PPID TTY TIME CMD
sar 9260 949 pts/5 0:00 ps -f
sar 9258 9257 pts/5 0:00 sh -c sleep 60
sar 949 947 pts/5 0:01 /bin/sh
sar 9257 949 pts/5 0:00 tsys sleep 60
sar 9259 9258 pts/5 0:00 sleep 60
$ kill -KILL 9258 kill the shell itself
abnormal termination, signal number = 9
这里，我们可以看到，system的返回值在只有shell本身结束的时候，报告了一个非正常的终止。
当使用system函数写程序的时候，应该确保正确地解释了返回值。如果你自己亲自调用fork，exec，和wait，那么返回的终止状态就和你调用system的返回不一样了。
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