Linux调研popen/system,理解这两个函数和fork的区别.

自己的总结:

          1.popen是并行&＃xff08;最后子进程是由pclose回收&＃xff09;&＃xff0c;system是串行&＃xff08;会等待子进程做完事&＃xff0c;然后收拾&＃xff09;。

          2.system() 在等待命令终止时将忽略SIGINT 和SIGQUIT 信号&＃xff0c;同时阻塞SIGCHLD 信号&＃xff0c;但是popen里面都没有涉及到信号

          3.system返回值比较复杂&＃xff0c;里面有fork&＃xff0c;exec&＃xff0c;waitpid&＃xff0c;返回值可能就是fork&＃xff0c;exec&＃xff0c;waitpid的回值&＃xff0c;而popen会返回一个流&＃xff0c;popen可以打开一个文件

          4.system只有一个参数&＃xff0c;例如system("mkdir dir");创建一个目录&＃xff0c;popen有两个参数&＃xff0c;一个是文件的路径&＃xff1a;路径&＃xff0c;一个是选项

           5.popen() 的参数是指向以空字符结尾的字符串的指针&＃xff0c;这些字符串分别包含一个shell 命令行和一个I/O 模式&＃xff0c;此

模式可以是进行读取的r &＃xff0c;或进行写入的w 。

           6.在linux中我们可以通过system()来执行一个shell命令&＃xff0c;popen()也是执行shell命令并且通过管道和shell命令进行通信。

system()、popen()给我们处理了fork、exec、waitpid等一系列的处理流程&＃xff0c;让我们只需要关注最后的返回结果(函数的返回值)即可。

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linux popen()与system()的区别

popen() 可以在调用程序和POSIX shell /usr/bin/sh 要执行的命令之间创建一个管道&＃xff08;请参阅sh-posix(1) &＃xff09;。

popen() 的参数是指向以空字符结尾的字符串的指针&＃xff0c;这些字符串分别包含一个shell 命令行和一个I/O 模式&＃xff0c;此

模式可以是进行读取的r &＃xff0c;或进行写入的w 。

popen() 可返回一个流指针&＃xff0c;这样&＃xff0c;当I/O 模式为w 时&＃xff0c;便可以通过写入文件stream 来写入到命令的标准输入&＃xff1b;

当I/O 模式为r 时&＃xff0c;通过从文件stream 读取数据&＃xff0c;从命令的标准输出读取数据。

popen() 打开的流应由pclose() 关闭&＃xff0c;这需要等待终止关联的进程&＃xff0c;然后返回命令的退出状态。

因为打开的文件是共享的&＃xff0c;所以类型为r 的命令可用作输入过滤器&＃xff0c;类型为w 的命令可用作输出过滤器。

system() 可执行由command 指向的字符串指定的命令。已执行命令的环境就如同使用fork() &＃xff08;请参阅fork(2) &＃xff09;

创建了一个子进程&＃xff0c;子进程按以下方式通过调用execl() &＃xff08;请参阅exec(2) &＃xff09;来调用sh-posix(1) 实用程序&＃xff1a;

execl("/usr/bin/sh", "sh", "-c", command, 0);

system() 在等待命令终止时将忽略SIGINT 和SIGQUIT 信号&＃xff0c;同时阻塞SIGCHLD 信号。如果这会导致应用程

序错过一个终止它的信号&＃xff0c;则应用程序应检查system() 的返回值&＃xff1b;如果由于收到某个信号而终止了命令&＃xff0c;应用程

序应采取一切适当的措施。

system() 不影响除自己创建的一个或多个进程以外的调用进程的任何子进程的终止状态。

在子进程终止之前&＃xff0c; system() 不会返回。

1. system()和popen()简介

在linux中我们可以通过system()来执行一个shell命令&＃xff0c;popen()也是执行shell命令并且通过管道和shell命令进行通信。

system()、popen()给我们处理了fork、exec、waitpid等一系列的处理流程&＃xff0c;让我们只需要关注最后的返回结果(函数的返回值)即可。

2. system()、popen()源码

首先我们来看一下这两个函数在源码(伪代码)上面的差异。

1. system()和popen()简介

在linux中我们可以通过system()来执行一个shell命令&＃xff0c;popen()也是执行shell命令并且通过管道和shell命令进行通信。 
system()、popen()给我们处理了fork、exec、waitpid等一系列的处理流程&＃xff0c;让我们只需要关注最后的返回结果(函数的返回值)即可。

2. system()、popen()源码

int system(const char *command)
{struct sigaction sa_ignore, sa_intr, sa_quit;sigset_t block_mask, orig_mask;pid_t pid;sigemptyset(&block_mask);sigaddset(&block_mask, SIGCHLD);sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, &orig_mask); //1. block SIGCHLDsa_ignore.sa_handler &＃61; SIG_IGN;sa_ignore.sa_flags &＃61; 0;sigemptyset(&sa_ignore.sa_mask);sigaction(SIGINT, &sa_ignore, &sa_intr); //2. ignore SIGINT signalsigaction(SIGQUIT, &sa_ignore, &sa_quit); //3. ignore SIGQUIT signalswitch((pid &＃61; fork())){case -1:return -1;case 0:sigaction(SIGINT, &sa_intr, NULL); sigaction(SIGQUIT, &sa_quit, NULL); sigprocmask(SIG_SETMASK, &orig_mask, NULL);execl("/bin/sh", "sh", "-c", command, (char *) 0);exit(127);default:while(waitpid(pid, NULL, 0) &＃61;&＃61; -1) //4. wait child process exit{if(errno !&＃61; EINTR){break;}}}
}


上面是一个不算完整的system函数源码&＃xff0c;后面需要我们关注和popen差异的部分已经用数字标示出来了。

static pid_t *childpid &＃61; NULL; /* ptr to array allocated at run-time */
static int maxfd; /* from our open_max(), {Prog openmax} */ #define SHELL "/bin/sh" FILE *
popen(const char *cmdstring, const char *type)
{ int i, pfd[2]; pid_t pid; FILE *fp; /* only allow "r" or "w" */ if ((type[0] !&＃61; &＃39;r&＃39; && type[0] !&＃61; &＃39;w&＃39;) || type[1] !&＃61; 0) { errno &＃61; EINVAL; /* required by POSIX.2 */ return(NULL); } if (childpid &＃61;&＃61; NULL) { /* first time through */ /* allocate zeroed out array for child pids */ maxfd &＃61; open_max(); if ( (childpid &＃61; calloc(maxfd, sizeof(pid_t))) &＃61;&＃61; NULL) return(NULL); } if (pipe(pfd) <0) return(NULL); /* errno set by pipe() */ if ( (pid &＃61; fork()) <0) return(NULL); /* errno set by fork() */ else if (pid &＃61;&＃61; 0) { /* child */ if (*type &＃61;&＃61; &＃39;r&＃39;) { close(pfd[0]); if (pfd[1] !&＃61; STDOUT_FILENO) { dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO); close(pfd[1]); } } else { close(pfd[1]); if (pfd[0] !&＃61; STDIN_FILENO) { dup2(pfd[0], STDIN_FILENO); close(pfd[0]); } } /* close all descriptors in childpid[] */ for (i &＃61; 0; i 0) close(i); execl(SHELL, "sh", "-c", cmdstring, (char *) 0); _exit(127); } /* parent */ if (*type &＃61;&＃61; &＃39;r&＃39;) { close(pfd[1]); if ( (fp &＃61; fdopen(pfd[0], type)) &＃61;&＃61; NULL) return(NULL); } else { close(pfd[0]); if ( (fp &＃61; fdopen(pfd[1], type)) &＃61;&＃61; NULL) return(NULL); } childpid[fileno(fp)] &＃61; pid; /* remember child pid for this fd */ return(fp);
}


上面是popen的源码。

3. 执行流程

从上面的源码可以看到system和popen都是执行了类似的运行流程&＃xff0c;大致是fork->execl->return。但是我们看到system在执行期间调用进程会一直等待shell命令执行完成(waitpid等待子进程结束)才返回&＃xff0c;但是popen无须等待shell命令执行完成就返回了。我们可以理解system为串行执行&＃xff0c;在执行期间调用进程放弃了”控制权”&＃xff0c;popen为并行执行。 
popen中的子进程没人给它”收尸”了啊&＃xff1f;是的&＃xff0c;如果你没有在调用popen后调用pclose那么这个子进程就可能变成”僵尸”。 
上面我们没有给出pclose的源码&＃xff0c;其实我们根据system的源码差不多可以猜测出pclose的源码就是system中第4部分的内容。

4. 信号处理

我们看到system中对SIGCHLD、SIGINT、SIGQUIT都做了处理&＃xff0c;但是在popen中没有对信号做任何的处理。 
SIGCHLD是子进程退出的时候发给父进程的一个信号&＃xff0c;system()中为什么要屏蔽SIGCHLD信号可以参考&＃xff1a;system函数的总结、waitpid(or wait)和SIGCHILD的关系&＃xff0c;总结一句就是为了system()调用能够及时的退出并且能够正确的获取子进程的退出状态(成功回收子进程)。 
popen没有屏蔽SIGCHLD&＃xff0c;主要的原因就是popen是”并行”的。如果我们在调用popen的时候屏蔽了SIGCHLD&＃xff0c;那么如果在调用popen和pclose之间调用进程又创建了其它的子进程并且调用进程注册了SIGCHLD信号处理句柄来处理子进程的回收工作(waitpid)那么这个回收工作会一直阻塞到pclose调用。这也意味着如果调用进程在pclose之前执行了一个wait()操作的话就可能获取到popen创建的子进程的状态&＃xff0c;这样在调用pclose的时候就会回收(waitpid)子进程失败&＃xff0c;返回-1&＃xff0c;同时设置errno为ECHLD&＃xff0c;标示pclose无法获取子进程状态。 
system()中屏蔽SIGINT、SIGQUIT的原因可以继续参考上面提到的system函数的总结&＃xff0c;popen()函数中没有屏蔽SIGINT、SIGQUIT的原因也还是因为popen是”并行的”&＃xff0c;不能影响其它”并行”进程。

5. 功能

从上面的章节我们基本已经把这两个函数剖析的差不多了&＃xff0c;这两个的功能上面的差异也比较明显了&＃xff0c;system就是执行shell命令最后返回是否执行成功&＃xff0c;popen执行命令并且通过管道和shell命令进行通信。