收到 sigchld 后 Getline 停止工作

Question

我一直在试验信号，但遇到了一个我无法解释的问题。

我在这个简单的 C 程序中重新创建了我的问题，简而言之，我正在使用 getline() 在循环中读取用户输入。用户可以 fork 进程、kill 子进程或一起退出主进程。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

int counter = 0;

void handler(int signum){
    counter++;
}

int main(){
    int bool = 1;
    char *input;
    size_t  size=100;
    input = malloc(sizeof(char)*100);
    memset(input,'\0',size);
    pid_t id;

    struct sigaction sa;

    do{
        printf("counter=%d\n",counter);
        getline(&input,&size,stdin);
        if( strncmp(input,"fork",4) == 0 ){

            id = fork();
            if( id == 0 ){//child
                while(1) sleep(1);
                free(input);
                return 0;
            }else if( id > 0 ){//parent
                sa.sa_handler = handler;
                sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);
            }else{//fork failed
                free(input); return -1;
            }

        }else if( strncmp(input,"kill",4) == 0 ){
            kill(id,9);
        }else if( strncmp(input,"exit",4) == 0 ){ 
            bool = 0;
        }
        
    }while(bool == 1);

    free(input);
    return 0;
}

奇怪的是，如果我 fork 一个子进程然后杀死它，换句话说，输入标准输入：

分叉

杀死

我陷入了一个无限循环，其中以下内容无限期地打印到标准输出（这也表明当孩子被杀死时 SIGCHLD 被缓存）

计数器 1

如果我删除信号处理程序，一切似乎都可以正常工作。我知道 getline() 使用 read() 系统调用并且 SIGCHLD 信号会导致它中断，但除此之外，我几乎可以肯定在 下一次迭代 中 getline() 函数应该可以正常工作。有没有人解释为什么 getline() 停止工作？

（我正在使用 gcc 编译器并在 Ubuntu 20.04 LTS 上执行程序）

Answer 1

在 onlinegdb.com 上，我无法始终重现该问题。有时它似乎按预期工作，有时我收到getline 报告的重复错误。

通过在调用getline之前设置errno = 0，然后检查getline和errno的返回值，我发现getline反复返回-1。在第一次调用时，它会在后续调用中设置errno = EINTR（perror 报告“系统调用中断”），errno 仍然是0（“成功”）。

    /* ... */
    do{
        printf("counter=%d\n",counter);
        errno = 0;
        if(getline(&input,&size,stdin) < 0)
        {
            static int i = 20; // to avoid endless loop
            perror("getline");
            if(--i == 0) return 1;
        }
    /* ... */

显然，在某些/许多情况下，信号会设置输入流stdin 的永久错误条件。

可以通过调用clearrerr来清除永久错误。

很遗憾，我（还）没有找到解释这种行为的文档。

    /* ... */
    do{
        printf("counter=%d\n",counter);
        errno = 0;
        if(getline(&input,&size,stdin) < 0)
        {
            perror("getline");
            if(errno == EINTR)
            {
                //clearerr(stdin); // clearing here would avoid the 2nd error return
            }
            else if(errno == 0)
            {
                clearerr(stdin);
            }
            else
            {
                return 2;
            }
        }
    /* ... */

Answer 2

原因是当read() 系统调用被中断时（当父进程收到SIGCHLD，read() 失败并返回EINTR），流被设置为错误状态。这在 POSIX 的getline 中有记录：

如果发生错误，则应设置流的错误指示符，该函数应返回-1并设置errno以指示错误。

如果信号在进入read() 系统调用之前传递给父级，那么它将在系统调用之前处理，因此read() 上没有EINTR。这就是为什么您可能并不总是在getline() 调用中看到无限循环。

但除此之外，我几乎可以肯定，在下一次迭代中，getline() 函数应该可以正常工作。

一旦流设置为错误，下次不会自动清除。所以你必须自己用clearerr清除它。

请注意，这种行为是由于getline 的要求而发生的；不是来自中断的系统调用read()。如果您在循环中直接在文件描述符STDIN_FILENO 上使用read()，它将在下一次迭代中按预期工作，即没有无限循环。

或者，您可以使用SA_RESTART 标志告诉系统调用自动重新启动：

sa.sa_flags = SA_RESTART;

在这种情况下，EINTR 会被透明处理，read() 在处理完信号后会自动重新启动，并且永远不会传递给getline() 函数。

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P.S.：你应该初始化sa：

struct sigaction sa = {0};

并用sigemptyset清空初始化信号集：

sigemptyset(&sa.sa_mask);

因为您只设置了sa_handler，其余字段未初始化！