Linux的system()和popen()差异

原文链接：点击打开链接

Linux的system()和popen()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，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，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。

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 SIGCHLD

sa_ignore.sa_handler = SIG_IGN;
sa_ignore.sa_flags = 0;
sigemptyset(&sa_ignore.sa_mask);
sigaction(SIGINT, &sa_ignore, &sa_intr);                //2. ignore SIGINT signal
sigaction(SIGQUIT, &sa_ignore, &sa_quit);                //3. ignore SIGQUIT signal

switch((pid = 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) == -1)    //4. wait child process exit
{
if(errno != EINTR)
{
break;
}
}
}
}
return 0;

上面是一个不算完整的system函数源码，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 = 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] != 'r' && type[0] != 'w') || type[1] != 0) {
errno = EINVAL;     /* required by POSIX.2 */
return(NULL);
}

if (childpid == NULL) {     /* first time through */
/* allocate zeroed out array for child pids */
maxfd = open_max();
if ( (childpid = calloc(maxfd, sizeof(pid_t))) == NULL)
return(NULL);
}

if (pipe(pfd) < 0)
return(NULL);   /* errno set by pipe() */

if ( (pid = fork()) < 0)
return(NULL);   /* errno set by fork() */
else if (pid == 0) {                            /* child */

b84f
if (*type == 'r') {
close(pfd[0]);
if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {
dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);
close(pfd[1]);
}
} else {
close(pfd[1]);
if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {
dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);
close(pfd[0]);
}
}
/* close all descriptors in childpid[] */
for (i = 0; i < maxfd; i++)
if (childpid[ i ] > 0)
close(i);

execl(SHELL, "sh", "-c", cmdstring, (char *) 0);
_exit(127);
}
/* parent */
if (*type == 'r') {
close(pfd[1]);
if ( (fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL)
return(NULL);
} else {
close(pfd[0]);
if ( (fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL)
return(NULL);
}
childpid[fileno(fp)] = 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，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，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，在执行期间调用进程放弃了”控制权”，popen为并行执行。

popen中的子进程没人给它”收尸”了啊？是的，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，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，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，system()中为什么要屏蔽SIGCHLD信号可以参考：system函数的总结、waitpid(or
wait)和SIGCHILD的关系，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，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，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，这样在调用pclose的时候就会回收(waitpid)子进程失败，返回-1，同时设置errno为ECHLD，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，popen()函数中没有屏蔽SIGINT、SIGQUIT的原因也还是因为popen是”并行的”，不能影响其它”并行”进程。

4. 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，这两个的功能上面的差异也比较明显了，system就是执行shell命令最后返回是否执行成功，popen执行命令并且通过管道和shell命令进行通信。

NOTE

在特权(setuid、setgid)进程中千万注意不要使用system和popen。