Unix/Linux程式設計：SIGCHLD信号

子程序的終止屬異步事件，父程序無法預知其子程序何時終止(即使父程序向子程序發送SIGKILL信号，子程序終止的确切時間還依賴于系統的排程：子程序下一次在何時使用CPU)。父程序應該使用wait()或者類似調用來防止僵屍子程序的累積，以及采用如下兩個方法來避免這一問題：

• 父程序調用不帶 WNOHANG 标志的 wait()，或 waitpid()方法，此時如果尚無已經終止的子程序，那麼調用将會阻塞
• 父程序周期性地調用帶有 WNOHANG 标志的 waitpid()，執行針對已終止子程序的非阻塞式檢查（輪詢）。

這兩種方法使用起來都有所不便：

• 一方面，可能并不希望父程序以阻塞的方式來等待程序的終止
• 另一方面，反複調用非阻塞的waitpid()會造成CPU資源的浪費，并增加應用程式設計的複雜的。

為了規避這些問題，可以采用針對SIGCHLD信号的處理程式

為SIGCHLD建立信号處理程式

無論一個子程序于何時終止，系統都會向其父程序發送 SIGCHLD 信号。對該信号的預設處理是将其忽略，不過也可以按照信号處理程式來捕獲它。在處理程式中，可以使用wait()或者類似方法來收拾僵屍程序。

但是，當調用信号處理程式時，會暫時将引發調用的信号阻塞起來（除非為 sigaction()指定了 SA_NODEFER 标志），且不會對 SIGCHLD 之流的标準信号進行排隊處理。這樣一來，當SIGCHILD信号處理函數正在為一個終止的子程序運作時，如果相繼由兩個子程序終止，即使産生了兩次SIGCHLD信号，父程序也隻能捕獲到一個。結果是，如果父程序的SIGCHLD信号處理程式每次隻調用一次wait()，那麼一些僵屍程序可能會成為“漏網之魚”。

解決方案是：在SIGCHLD處理的程式内部循環以WNOHANG标準來調用waitpid()，直至再無其他終止的子程序需要處理為止。通常 SIGCHLD 處理程式都簡單地由以下代碼組成，僅僅捕獲已終止子程序而不關心其退出狀态

上述循環會一直持續下去，直至 waitpid()傳回 0，表明再無僵屍子程序存在，或-1，表示有錯誤發生（可能是 ECHILD，意即再無更多的子程序）

SIGCHLD 處理程式的設計問題

假設建立 SIGCHLD 處理程式的時候，該程序已經有子程序終止。那麼核心會立即為父程序産生 SIGCHLD 信号嗎？SUSv3 對這一點并未規定。一些源自系統 V（System V）的實作在這種情況下會産生 SIGCHLD 信号；而另一些系統，包括 Linux，則不這麼做。為保障可移植性，應用應在建立任何子程序之前就設定好 SIGCHLD 處理程式，将這一隐患消解于無形

需要更深入考慮的問題是可重入性（reentrancy）：在信号處理程式中使用系統調用(比如waitpid())可能會改變全局變量errno的值。當主程式試圖顯示設定errno或是在系統調用失敗後檢查 errno 值時，這一變化會與之發生沖突。出于這一原因，有時在編寫 SIGCHLD 信号處理程式時，需要在一進入處理程式時就使用本地變量來儲存 errno 值，而在傳回前加以恢複。

看個例子：

//通過 SIGCHLD 信号處理程式捕獲已終止的子程序
void                    /* Examine a wait() status using the W* macros */
printWaitStatus(const char *msg, int status)
{
    if (msg != NULL)
        printf("%s", msg);

    if (WIFEXITED(status)) {
        printf("child exited, status=%d\n", WEXITSTATUS(status));

    } else if (WIFSIGNALED(status)) {
        printf("child killed by signal %d (%s)",
                WTERMSIG(status), strsignal(WTERMSIG(status)));
#ifdef WCOREDUMP        /* Not in SUSv3, may be absent on some systems */
        if (WCOREDUMP(status))
            printf(" (core dumped)");
#endif
        printf("\n");

    } else if (WIFSTOPPED(status)) {
        printf("child stopped by signal %d (%s)\n",
                WSTOPSIG(status), strsignal(WSTOPSIG(status)));

#ifdef WIFCONTINUED     /* SUSv3 has this, but older Linux versions and
                           some other UNIX implementations don't */
    } else if (WIFCONTINUED(status)) {
        printf("child continued\n");
#endif

    } else {            /* Should never happen */
        printf("what happened to this child? (status=%x)\n",
                (unsigned int) status);
    }
}
           

從程式下面的執行例子可以看出，盡管有 3 個子程序退出，而父程序隻捕獲到兩次 SIGCHLD 信号。

向已停止的子程序發送 SIGCHLD 信号

正如可以使用 waitpid()來監測已停止的子程序一樣，當信号導緻子程序停止時，父程序也就有可能收到SIGCHLD 信号。調用 sigaction()設定 SIGCHLD 信号處理程式時，如傳入 SA_ NOCLDSTOP 标志即可控制這一行為。若未使用該标志，系統會在子程序停止時向父程序發送 SIGCHLD 信号；反之，如果使用了這一标志，那麼就不會因子程序的停止而發出 SIGCHLD信号

因為預設情況下會忽略信号 SIGCHLD，SA_NOCLDSTOP 标志僅在設定 SIGCHLD 信号處理程式時才有意義。而且，SA_NOCLDSTOP 隻對SIGCHLD 信号起作用

SUSv3 也允許，當信号SIGCONT 導緻已停止的子程序恢複執行時，向其父程序發送SIGCHLD信号。（相當于 waitpid()的 WCONTINUED 标志。）始于版本 2.6.9，Linux 核心實作了這一特性

忽略終止的子程序

更有可能像這樣處理終止子程序：将對SIGCHLD的處置顯式設定為SIG_IGN，系統進而會将其後終止的子程序立即删除，而不是轉為僵屍程序。這時，會将子程序的狀态之不問，故而所有後續的 wait()（或類似）調用不會傳回子程序的任何資訊

注意，雖然對信号 SIGCHLD 的預設處置就是将其忽略，但顯式設定對 SIG_IGN 标志的處置還是會導緻這裡所描述的行為差異。在這方面，對信号 SIGCHLD 的處理非常獨特，不同于其他信号

如果許多Unix實作一樣，在Linux系統中将對SIGCHLD信号的處置置為SIG_IGN并不會影響任何僵屍程序的狀态，對它們的等待仍然要照常進行。在其他一些 UNIX 實作中（例如 Solaris 8），将對 SIGCHLD 的處置設定為 SIG_IGN 确實會删除所有已有的僵屍程序。

信号 SIGCHLD 的 SIG_IGN 語義由來已久，源于系統 V（System V）。SUSv3 也規定了此

處所描述的行為，不過原始的 POSIX.1 标準對此則未作表述。是以，在一些較老的 UNIX 實作中，忽略 SIGCHLD 并不影響僵屍程序的建立。要防止産生僵屍程序，唯一完全可移植的方法就是（可能是從SIGCHLD 信号處理程式的内部）調用 wait()或者waitpid()。