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C-exp-collection/exp0.5/task54_ai.c

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2026-05-15 21:25:01 +08:00
/*
* task54.c
*
* sigmask.c :
* 1. SIGCHLD,
* 2. sigwait / signal handler
*
* :
* create <n> n , PID
* kill <P1> ... PID , "killed by parent" 退
* ps -u
* exit 退
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#define MAX_CHILDREN 1024
#define MAX_LINE 256
/* 子进程 PID 列表, 受 SIGCHLD 信号保护 */
static pid_t child_pids[MAX_CHILDREN];
static int child_count = 0;
/* ---------- SIGCHLD 信号处理程序 ---------- */
static void sigchld_handler(int sig)
{
int saved_errno = errno;
pid_t pid;
int status;
/* 回收所有已终止的子进程, 不阻塞 */
while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {
printf("[SIGCHLD] 子进程 %d 已终止", pid);
if (WIFEXITED(status))
printf(", 退出码=%d", WEXITSTATUS(status));
if (WIFSIGNALED(status))
printf(", 被信号 %d (%s) 终止", WTERMSIG(status),
(WTERMSIG(status) == SIGTERM) ? "SIGTERM" : "");
printf("\n");
/* 从列表中移除该 PID */
for (int i = 0; i < child_count; i++) {
if (child_pids[i] == pid) {
child_pids[i] = child_pids[child_count - 1];
child_count--;
break;
}
}
}
errno = saved_errno;
}
/* ---------- 子进程执行的代码 ---------- */
static void child_main(void)
{
/* 安装 SIGTERM 处理: 打印消息后退出 */
struct sigaction sa;
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sa_handler = SIG_DFL; /* 先恢复默认以便后续操作 */
sigemptyset(&sa.sa_mask);
/* 子进程: 等待 SIGTERM 信号后打印信息并退出 */
sigset_t mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGTERM);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL); /* 阻塞 SIGTERM, 用 sigwait 同步等待 */
int sig;
sigwait(&mask, &sig); /* 等待 SIGTERM */
printf("killed by parent\n");
exit(100);
}
/* ---------- 创建子进程 ---------- */
static void cmd_create(int n)
{
sigset_t block_mask, old_mask;
/* 阻塞 SIGCHLD, 防止 handler 并发修改 child_pids */
sigemptyset(&block_mask);
sigaddset(&block_mask, SIGCHLD);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, &old_mask);
int created = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
if (child_count >= MAX_CHILDREN) {
printf("子进程数已达上限 %d\n", MAX_CHILDREN);
break;
}
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork");
break;
}
if (pid == 0) {
/* 子进程: 恢复默认信号掩码, 执行子进程代码 */
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);
child_main();
/* child_main 不会返回 */
}
/* 父进程: 记录子进程 PID */
child_pids[child_count++] = pid;
created++;
}
/* 恢复信号掩码 */
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);
if (created > 0) {
printf("已创建 %d 个子进程:", created);
/* 新创建的 PID 在列表末尾 */
for (int i = child_count - created; i < child_count; i++)
printf(" %d", child_pids[i]);
printf("\n");
}
}
/* ---------- 终止指定子进程 ---------- */
static void cmd_kill(int n, pid_t *pids)
{
for (int i = 0; i < n; i++) {
/* 检查 PID 是否在管理列表中 */
int found = 0;
for (int j = 0; j < child_count; j++) {
if (child_pids[j] == pids[i]) {
found = 1;
break;
}
}
if (!found) {
printf("PID %d 不是当前管理的子进程, 跳过\n", pids[i]);
continue;
}
/* 发送 SIGTERM, 子进程的 sigwait 会捕获并处理 */
if (kill(pids[i], SIGTERM) == 0) {
printf("已向子进程 %d 发送终止信号\n", pids[i]);
} else {
perror("kill");
}
}
/* SIGCHLD handler 会自动回收并清理列表 */
}
/* ---------- 显示当前子进程列表 ---------- */
static void cmd_ps(void)
{
sigset_t block_mask, old_mask;
/* 阻塞 SIGCHLD, 安全读取列表 */
sigemptyset(&block_mask);
sigaddset(&block_mask, SIGCHLD);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, &old_mask);
if (child_count == 0) {
printf("当前无子进程\n");
} else {
printf("当前子进程 (%d 个):", child_count);
for (int i = 0; i < child_count; i++)
printf(" %d", child_pids[i]);
printf("\n");
}
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);
}
/* ---------- 命令行解析与执行 ---------- */
static void process_command(char *line)
{
/* 去掉末尾换行符 */
size_t len = strlen(line);
if (len > 0 && line[len - 1] == '\n') line[len - 1] = '\0';
if (len == 0) return;
/* 提取第一个 token */
char *cmd = strtok(line, " ");
if (!cmd) return;
if (strcmp(cmd, "create") == 0) {
char *arg = strtok(NULL, " ");
if (!arg) { printf("用法: create <进程数>\n"); return; }
int n = atoi(arg);
if (n <= 0) { printf("进程数必须为正整数\n"); return; }
cmd_create(n);
} else if (strcmp(cmd, "kill") == 0) {
pid_t pids[256];
int n = 0;
char *arg;
while ((arg = strtok(NULL, " ")) && n < 256)
pids[n++] = atoi(arg);
if (n == 0) { printf("用法: kill <P1> <P2> ...\n"); return; }
cmd_kill(n, pids);
} else if (strcmp(cmd, "ps") == 0) {
char *arg = strtok(NULL, " ");
if (!arg || strcmp(arg, "-u") != 0) {
printf("用法: ps -u\n");
return;
}
cmd_ps();
} else if (strcmp(cmd, "exit") == 0) {
/* 检查是否还有子进程存活 */
sigset_t block_mask, old_mask;
sigemptyset(&block_mask);
sigaddset(&block_mask, SIGCHLD);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, &old_mask);
int remaining = child_count;
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);
if (remaining > 0) {
printf("还有 %d 个子进程未终止, 请先 kill 或等待其结束\n", remaining);
return;
}
printf("所有子进程已结束, 父进程退出\n");
exit(0);
} else {
printf("未知命令: %s\n", cmd);
printf("支持: create <n> | kill <P1> ... | ps -u | exit\n");
}
}
int main(void)
{
/* 安装 SIGCHLD 处理程序 */
struct sigaction sa;
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sa_handler = sigchld_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = SA_NOCLDSTOP | SA_RESTART; /* 仅在子进程终止时通知, 自动重启慢速系统调用 */
sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);
/* 忽略 SIGTERM, 父进程不会被意外终止 */
signal(SIGTERM, SIG_IGN);
printf("=== 子进程管理程序 ===\n");
printf("命令: create <n> | kill <P1> <P2> ... | ps -u | exit\n");
char line[MAX_LINE];
while (1) {
printf("> ");
fflush(stdout);
if (!fgets(line, sizeof(line), stdin)) break; /* EOF */
process_command(line);
}
printf("\n父进程退出\n");
return 0;
}