C 中的 Ctrl+Z 信号处理

Question

我正在用 C 编写一个简单的 shell。

但是，我发现我的程序无法正确处理 Ctrl+Z 信号。我的程序如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <errno.h>
void interpreter() {
char input[256];
int i;
char dir[PATH_MAX+1];
char *argv[256];
int argc = 0;
char *token;
if (getcwd(dir, PATH_MAX+1) == NULL) {
    //error occured
    exit(0);
}
printf("[shell:%s]$ ", dir);
fgets(input,256,stdin);
if (strlen(input) == 0) {
    exit(0);
}
input[strlen(input)-1] = 0;
if (strcmp(input,"") == 0) {
    return;
}
token = strtok(input, " ");
while(token && argc < 255) {
    argv[argc++] = token;
    token = strtok(NULL, " ");
}
argv[argc] = 0;
    pid_t forknum = fork();
    if (forknum != 0) {
        int status;
        waitpid(forknum, &status, WUNTRACED);
    } else {
        signal(SIGINT, SIG_DFL);
        signal(SIGTERM, SIG_DFL);
        signal(SIGQUIT, SIG_DFL);
        signal(SIGTSTP, SIG_DFL);
        setenv("PATH","/bin:/usr/bin:.",1);
        execvp(argv[0], argv);
        if (errno == ENOENT) {
            printf("%s: command not found\n", argv[0]);
        } else {
            printf("%s: unknown error\n", argv[0]);
        }
        exit(0);
    }
}

int main() {
signal(SIGINT, SIG_IGN);
signal(SIGTERM, SIG_IGN);
signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
signal(SIGTSTP, SIG_IGN);
while(1) {
    interpreter();
}
}

我在主进程中忽略了上述信号。

当我启动cat(1) 然后点击Ctrl+Z 时，下一行输入仍将被cat(1) 程序而不是我的主进程捕获.这意味着我的主进程什么也不做，但如果我唤醒cat(1) 程序，它将立即输出我输入的内容。此后一切恢复正常。

我不知道如何解决这个问题。我还不确定我是否说清楚了。

Answer 1

有趣。即使它被标记为 Linux，我还是会说你在 OS X 上运行它。

在 Linux 上编译时，问题不存在，但在 Mac 上，它完全按照您的描述发生。它看起来像 OS X 中的一个错误：因为 shell 进程和 cat(1) 都在同一个进程组上（因为你没有显式地更改组成员身份），看起来 OS X 错误地输入了下一个输入行到在cat(1) 进程中休眠的fgets(3) 调用，因此您最终会丢失来自shell 进程的那一行输入（因为它被休眠的cat(1) 消耗）。

bash 不会发生这种情况的原因是因为 bash 支持作业控制，因此这些进程被放在单独的进程组中（特别是，bash 选择进程管道的第一个进程作为进程组领导）。因此，当您在 bash 上执行相同操作时，每次调用 cat(1) 最终都会将其放入一个单独的进程组中（然后 shell 使用 tcsetpgrp(3) 控制哪个进程组位于前台）。因此，在任何时候，哪个进程组对终端输入有控制权是一目了然的；在 bash 中暂停 cat(1) 的那一刻，前台进程组再次更改为 bash 并成功读取输入。

如果您在 shell 中执行与 bash 相同的操作，它将在 Linux、OS/X 以及基本上任何其他 UNIX 变体中运行（其他 shell 也是如此）。

事实上，如果你希望你的 shell 有工作支持，你迟早会这样做（了解进程组、会话、tcsetpgrp(3)、setpgid(2) 等）。

因此，简而言之，如果您想要工作支持并将分叉的进程包装在一个新的进程组中，那就做正确的事：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

void interpreter() {
    char input[256];
    char dir[PATH_MAX+1];
    char *argv[256];
    int argc = 0;
    char *token;
    if (getcwd(dir, PATH_MAX+1) == NULL) {
        //error occured
        exit(0);
    }
    printf("[shell:%s]$ ", dir);
    fgets(input,256,stdin);

    if (strlen(input) == 0) {
        exit(0);
    }
    input[strlen(input)-1] = 0;
    if (strcmp(input,"") == 0) {
        return;
    }
    token = strtok(input, " ");
    while(token && argc < 255) {
        argv[argc++] = token;
        token = strtok(NULL, " ");
    }
    argv[argc] = 0;
    pid_t forknum = fork();
    if (forknum != 0) {
        setpgid(forknum, forknum);
        signal(SIGTTOU, SIG_IGN);
        tcsetpgrp(STDIN_FILENO, forknum);
        tcsetpgrp(STDOUT_FILENO, forknum);
        int status;
        waitpid(forknum, &status, WUNTRACED);
        tcsetpgrp(STDOUT_FILENO, getpid());
        tcsetpgrp(STDIN_FILENO, getpid());
    } else {
        setpgid(0, getpid());
        signal(SIGINT, SIG_DFL);
        signal(SIGTERM, SIG_DFL);
        signal(SIGQUIT, SIG_DFL);
        signal(SIGTSTP, SIG_DFL);
        setenv("PATH","/bin:/usr/bin:.",1);
        execvp(argv[0], argv);
        if (errno == ENOENT) {
            printf("%s: command not found\n", argv[0]);
        } else {
            printf("%s: unknown error\n", argv[0]);
        }
        exit(0);
    }
}

int main() {
    signal(SIGINT, SIG_IGN);
    signal(SIGTERM, SIG_IGN);
    signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
    signal(SIGTSTP, SIG_IGN);
    while(1) {
        interpreter();
    }
}

（尽管不可否认，不幸的是 OS X 在这种情况下做得如此糟糕 - 你真的不应该必须这样做）。

更改只是在特定于进程的代码中：子进程和父进程都调用setpgid(2) 以确保新生进程确实在单个进程组中，然后进程本身的父进程假定这是已经正确（UNIX 环境中的高级编程 中推荐使用此模式）； tcsetpgrp(3) 调用必须由父级调用。

当然，这还远未完成，您还需要编写必要的函数以将作业带回前台、列出作业等。但上面的代码仍然适用于您的测试场景。

Nitpick：您应该使用 sigaction(2) 而不是已弃用、不可靠且依赖于平台的 signal(3)，但这是一个小问题。