进程管理之system 详解

system定义

#include<stdlib.h>
int system(const char *command);

首先要知道，system函数是c库中的函数，而不是系统调用。其实system函数使用起来并不复杂，难就难在对其返回值的理解。这个问题，下文会详细分析。参数的话，很简单，就是终端的命令即可。这是因为system函数的实现中调用了shell的缘故。

system优缺点

优点：可以让c程序猿很方便地调用其他语言编写的程序，当然调用c程序自然也没问题；
缺点：第一：效率低，第二：返回值难理解；
效率低是因为system函数的实现过程至少要创建两个进程，一个是shell进程，还有一个或着多个shell命令运行的进程。所以在对效率高有要求的程序中，直接用fork和exec函数族比较合适；返回值的问题下文会讲；

system函数返回值

先写个简化版的system函数的实现过程。简化是没有考虑处理信号的问题。代码如下：

#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>

int system(char * command)
{
    int status;
    pid_t child;
    
    swicth(child = fork())
    {
        case -1:
            return -1;
        case 0:
            execl("/bin/sh","sh","-c",command,NULL);
            _exit(127);
        default:
            while(waitpid(child,&status,0)<0)
            {
                if(errno != EINTR)
                {
                    status = -1;
                    break;
                }
            }
            return status;
    }
}

1）返回值为 “0” 或 “1”
这中情况一般不会出现，只有当写成system(NULL)时，才会出现这种结果。目的是为了检测系统的shell是否可用。返回1表示shell可用，返回0表示shell不可用；这种情况在上诉代码中看不出来，通过glibc库中的源码可以看出：

glibc-2.17/sysdeps/posix/system.c
int __libc_system(const char *line)
{
    if(line == NULL)
    return do_system("exit 0") == 0;
    ......
}

line指针指向的就是command命令行参数，system函数调用do_system系统调用，当执行“exit 0”(表示结束当前shell)，执行成功do_system返回0，说明shell可用。反之，shell不可用。

2）返回值为 -1
有两个原因造成这样的结果。第一，因为fork创建子进程失败导致的。即“case -1”的情况，这中情况比较少见；第二，是不能正常处理子进程的“墓志铭”导致的，说白了，就是子进程的进程表在子进程结束时，没有经过父进程处理，而自己销毁了。这样的效果是因为父进程中安插的处理SIGCHLD信号的处理函数是SIG_IGN，或者用户设置了SA_NOCLDWAIT标志位导致，waitpid函数返回值为-1且全局变量errno的值为ECHLD；
例如：

signal(SIGCHLD,SIG_IGN); //出错的根源

if( (status = system(command)) < 0 )
{
    fprintf(stderr,"system return %d (%s)\n",status,strerror(errno));
    return -2;
}

所以在使用system函数时，一定要判断SIGCHLD是否被设置为SIG_IGN。

3）返回值为 _exit(127)的返回值
这种情况是因为程序运行到“case 0”中，execl函数执行失败后，执行_exit函数导致的。说明子进程无法执行shell该shell命令。

4）返回值为shell执行的进程的返回值
shell的终止状态是其执行最后一条命令的退出状态。这种情况下和获取子进程的退出状态一样。通过如下宏获取其退出状态：

WIFEXITED(status)
WEXITSATUS(status)
WIFSIGNALED(status)
WTERMSIG(status)
WCOREDUMP(satus)

综上所述，可以给出一个system函数返回值判断的例程：

if( (status == system(command))==-1 )
{
    fprintf(stderr,"system() function return -1 (%s)\n",strerror(errno));
}
else if(WIFEXITED(status)&&WEXITSTATUS(status) == 127)
{
    fprintf(stderr,"cannot invoke shell to exec command (%s)\n",strerror(enrrno));
}
else
    print_wait_exit(status);

print_wait_exit函数就是上文中提到的获取shell退出状态的宏，根据需要去实现即可。

system函数和信号

影响system函数执行的信号有三个：SIGCHLD、SIGINT和SIGQUIT信号。

SIGCHLD信号：上文已经提过，它会影响waitpid函数，产生竞争现象的出现。调用system函数的进程可能还有其他的子进程，当然同样也会有wait或waitpid函数。当有SIGCHLD信号到来时，system函数中的waitpid函数和其他的wait或waitpid函数产生竞争状态，从而使得system执行异常。所以system执行期间会暂时屏蔽SIGCHLD信号；

SIGINT信号和SIGQUIT信号：调用system函数的进程会屏蔽这两个信号。system函数创建的进程会恢复这两个信号的默认处理状态。调用system函数的进程其实已经放弃了控制权，所以不能够去终止进程。反之，system函数创建的进程当然就有了控制权，所以要恢复控制权。