Linux的system()和popen()差异

来源：互联网发布：b2b 知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/17 16:44

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;1
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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 */          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);  }  1
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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

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