处理信号并编写自己的 shell

Question

我正在尝试制作一个提示命令并等待用户输入的 shell。 我希望我的 shell 在用户按下 ctrl-c 时打印另一个提示，并在他按下 ctrl-d 时退出。

这是主循环：

int my_shell(char **env)
{
    char    *cmd_line;

    while (true)
    {
            print_prompt();
            cmd_line = get_cmd();
            process(cmd_line);
    }
    return (0);
}

我能够捕捉到ctrl-c 和ctrl-d 信号，但我不知道如何构建主循环以在好地方退出。我尝试使用几个fork()、wait()、getpid()，但我做错了。

这是我的尝试之一：

int extern_pid;
int intern_pid;

int my_shell(char **env)
{
    char    *cmd_line;

    extern_pid = getpid();
    while (true)
    {
        if (fork() == 0)
        {
            intern_pid = getpid();
            print_prompt();
            cmd_line = get_cmd();
            process(cmd_line);
            exit(0);
        }
        else
        {
            wait(0);
        }
    }
    return (0);
}

使用这些信号处理程序：

void ctrlc_handler(int signal)
{
    if (getpid() == intern_pid)
        exit(0);
}

void ctrld_handler(int signal)
{
    if (getpid() == extern_pid)
        exit(0);
}

注意：ctrl-d 信号在 get_cmd() 函数中处理。

Answer 1

无需使用 fork 创建子进程即可在自定义 shell 中处理 Ctrl-C 信号。一种可能性是将信号处理程序与 sigsetjmp/siglongjmp 一起使用。

流程如下：

• 信号处理程序已安装
• 在主循环启动之前，调用环境使用 sigsetjmp 存储在 env 中
• 在信号处理程序中，调用 siglongjmp() 恢复 sigsetjmp() 保存的环境，并执行非本地跳转到调用 sigsetjmp 的位置

由于始终可以调用信号处理程序，甚至可能在调用 sigsetjmp() 之前，必须确保可以调用 siglongjmp()。这是通过设置一个名为 jmp_set 的易失性变量 sig_atomic_t 来完成的。

函数process 只知道一个名为exit 的内部命令。正如问题的 cmets 中已经指出的那样，如果用户在行首输入 Ctrl-D 作为第一个字符，这会自动导致 getchar 调用中的 EOF。函数 get_cmd 然后在此处返回命令exit。或者，用户可以输入命令exit来结束程序。

在函数process 中，该位置标有注释，您可能希望使用fork/exec 调用外部程序。它返回一个布尔值是否应该退出程序。可能在这里也可以相应地评估来自外部程序调用的状态代码。

这是一个小型的、自包含的示例程序，其中包含您的 ctrlc_handler、get_cmd 和进程函数布局，并使用 sigsetjmp()/siglongjmp() 进行了扩展，当然不完整，但可能是一个起点：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <setjmp.h>

#define MAX_CMD_LENGTH 1024

static const char *const EXIT_CMD = "exit";
static sigjmp_buf env;
static volatile sig_atomic_t jmp_set;

static void ctrlc_handler(int signal) {
    if (jmp_set == 0)
        return;
    if (signal == SIGINT) {
        siglongjmp(env, 1);
    }
}

static char *get_cmd(void) {
    char *cmd_buf = calloc(MAX_CMD_LENGTH, sizeof(char));
    if (!cmd_buf) {
        perror("malloc failed\n");
        exit(1);
    }

    char *ptr = cmd_buf;
    int ch = getchar();
    while (ch != EOF && ch != '\n' && ptr < cmd_buf + MAX_CMD_LENGTH - 1) {
        *ptr++ = (char) ch;
        ch = getchar();
    }
    if (ch == EOF) {
        strcpy(cmd_buf, EXIT_CMD);
    }
    return cmd_buf;

}

static bool process(char *cmd) {
    if (strcmp(cmd, EXIT_CMD) == 0) {
        return true;
    }
    // a call to fork together with a function from the
    // exec family could be used to call external programs
    printf("process '%s'\n", cmd);
    return false;
}

static int cnt = 0;

int main(void) {
    if (signal(SIGINT, ctrlc_handler) == SIG_ERR) {
        perror("signal error");
        exit(1);
    }
    if (sigsetjmp(env, 1)) {
        printf("\n");
        cnt++;
    }
    jmp_set = 1;
    bool exit;
    do {
        printf("%d> ", cnt);
        char *cmd = get_cmd();
        exit = process(cmd);
        free(cmd);
    } while (!exit);
    return 0;
}