popen()/pclose()阻塞性问题验证

Posted 2021-01-21 anderzheng

背景：

popen()函数通过创建一个管道，调用fork()产生一个子进程，执行一个shell以运行命令来开启一个进程。这个管道必须由pclose()函数关闭，而不是fclose()函数。

pclose()函数关闭标准I/O流，等待命令执行结束，然后返回shell的终止状态。如果shell不能被执行，则pclose()返回的终止状态与shell已执行exit一样。

而子进程的退出状态，常用以下几个宏进行获取。

1、 WIFEXITED(status) 若此值为非0 表明进程正常结束。

若上宏为真，此时可通过WEXITSTATUS(status)获取进程退出状态(exit时参数)

示例：

        if(WIFEXITED(status)){

            printf("退出值为 %d ", WEXITSTATUS(status));

        }

2、 WIFSIGNALED(status)为非0 表明进程异常终止。

若上宏为真，此时可通过WTERMSIG(status)获取使得进程退出的信号编号

示例：

    if(WIFSIGNALED(status)){

        printf("使得进程终止的信号编号： %d ",WTERMSIG(status));  

}

验证内容：

主要确认以下几点：

1，  WEXITSTATUS等宏，能否正确取得shell退出状态？

2，  popen之后直接调用pclose是否会等待命令执行结束？

3，  如果没有pclose，会如何？

 验证代码：

测试用代码如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
        int iRet = 0;
        FILE *fp = NULL;
        char buff[512] = {‘‘};

        fp = popen("./test.sh", "r");
        if (NULL == fp)
        {
                printf("popen failed.
");
                return 1;
        }
/*
        while(fgets(buff, sizeof(buff), fp) != NULL)
        {
                printf("%s", buff);
        }
*/
        iRet = pclose(fp);
        printf("iRet = %d
", iRet);
        printf("wifexited : %d
", WIFEXITED(iRet));
        printf("wifsignaled : %d
", WIFSIGNALED(iRet));
        printf("wifstopped : %d
", WIFSTOPPED(iRet));
        //if (WIFEXITED(iRet))
                printf("exit :%d
", WEXITSTATUS(iRet));
        //if (WIFSIGNALED(iRet))
                printf("signal :%d
", WTERMSIG(iRet));

        return 0;
}

被调用的脚本如下：

#!/bin/sh

#echo "before..."        #注意，echo被注释掉，即，不会输出。
sleep 30

#echo "after..."

exit 1

 

结果：

1，  WIFEXITED()等宏，可以正确获取test.sh的执行结果。

如下三个实验可以验证：

①      test.sh没有执行权限时，WEXITSTATUS()的结果与直接执行test.sh的返回值是一致的。

[email protected]:~/work/popen$ ./test
sh: 1: ./test.sh: Permission denied
iRet = 32256
wifexited : 1
wifsignaled : 0
wifstopped : 0
exit :126
signal :0

[email protected]:~/work/popen$ ./test.sh
bash: ./test.sh: Permission denied
[email protected]:~/work/popen$ echo $?
126

②    给test.sh增加权限后，WEXITSTATUS()获取的正是test.sh中的exit 1的结果。

[email protected]:~/work/popen$ ./test
iRet = 256
wifexited : 1
wifsignaled : 0
wifstopped : 0
exit :1
signal :0

③      popen执行过程中，将shell子进程kill掉，WTERMSIG()获取的是SIGTERM=15。

[email protected]:~/work/popen$ ps -ef|grep test
zsy        3459   3000  0 06:54 pts/1    00:00:00 ./test
zsy        3460   3459  0 06:54 pts/1    00:00:00 sh -c ./test.sh
zsy        3461   3460  0 06:54 pts/1    00:00:00 /bin/sh ./test.sh

[email protected]:~/work/popen$ kill 3460   # 注意kill的pid


[email protected]:~/work/popen$ ./test
iRet = 15
wifexited : 0
wifsignaled : 1
wifstopped : 0
exit :0
signal :15

 

注意：

③的例子中，可以看到popen实际上在fork之后，是执行了“sh –c ./test.sh”命令，然后由shell再启动test.sh。所以test.sh实际上是孙子进程。

如果kill的是孙子进程，结果会如何呢？

[email protected]:~/work/popen$ ps -ef|grep test
zsy        3484   3000  0 07:05 pts/1    00:00:00 ./test
zsy        3485   3484  0 07:05 pts/1    00:00:00 sh -c ./test.sh
zsy        3486   3485  0 07:05 pts/1    00:00:00 /bin/sh ./test.sh
[email protected]:~/work/popen$ kill 3486

 

[email protected]:~/work/popen$ ./test
Terminated
iRet = 36608
wifexited : 1
wifsignaled : 0
wifstopped : 0
exit :143
signal :0

也就是说，pclose返回的结果认为子进程shell是正常结束了，终了code为143（143=128+15，实际上就是test.sh收到了SIGTERM的值）。

 

2，pclose()调用时，确实会阻塞，等待test.sh中的sleep结束，才会返回。

但是，如果把sleep前的echo打开，则pclose()并不会阻塞，而是直接返回。如下：

[email protected]:~/work/popen$ ./test
iRet = 36096
wifexited : 1
wifsignaled : 0
wifstopped : 0
exit :141
signal :0

原因何在呢？其实答案就在WEXITSTATUS()的结果141中。类似于上面kill 孙子进程时的返回值，141=128+13，说明test.sh（孙子进程）实际上接收到了信号SIGPIPE退出，导致shell子进程立刻返回了。

而test.sh收到SIGPIPE的原因，则是因为pclose()的时候，关闭了popen创建的管道，而test.sh的echo命令，想向管道写数据，就会产生SIGPIPE信号。

※因此，可以考虑两种解决方案。一种就是shell里面不要输出；另一种就是在pclose()前调用fgets，保证shell输出都读取出来后，再关闭。

 

3，在ubuntu 14.04x64的虚拟机上测试，即使没有pclose()，似乎也没有特别的问题。

但是，在ARM板上子跑的时候，会出现僵尸进程。