CMU-15213-ShellLab | Deepcity's Blog

Shell Lab

Declaration

本文使用了 AIGC 来提高效率，其中可能存在谬误，我已尽力检查并校对，但仍不保证完全准确，欢迎指正。

Steps

要求实现一个带有作业控制的Unix Shell程序，考虑并发，进程控制以及信号和信号的处理。

eval：解析命令行 [约 70 行]
builtin_cmd：检测是否为内置命令quit、fg、bg、jobs[约 25 行]
do_bgfg：实现内置命令bg和fg[约 50 行]
waitfg：等待前台作业执行完成 [约 20 行]
sigchld_handler：处理SIGCHLD信号，即子进程停止或者终止 [约 80 行]
sigint_handler：处理SIGINT信号，即来自键盘的中断ctrl-c[约 15 行]
sigtstp_handler：处理SIGTSTP信号，即来自终端的停止信号 [约 15 行]

共计约300行代码

func-uncomplete

更加详细的要求在writeup中，我这里就不重复了。贴出本仓库放writeup的位置CMU-15213/resources at main · Deepcity/CMU-15213

在这里还包含了一个tshref的参考tsh，以及16个测试用例。通过跑trace可以测试自己的shell是否符合要求。详细方式是

# tshref 测试
make rtest<testid>
##tsh 测试
make test<testid>

对拍两者输出，详细请查看handout中Makefile文件

Code Policy

在处理信号时，使用sigsuspend来等待信号的到来，避免忙等待
在调用unix系统调用时，检查返回值以处理可能的错误

TEST

下面仅列出几个容易出现错误的tsh测试用例以及修复过程

TEST04

这里调度了一个./myspin 1&的后台程序，旨在看shell能否正确invoke后台程序，并且正确打印出[jid] (pid) cmd &的信息

注意看eval函数中对后台作业的处理部分

TEST05

对内建命令jobs的测试，要求打印出所有后台作业的信息

注意看builtin_cmd函数中对jobs的处理部分

TEST06

看是否能够进行前台作业的控制，这里调度了一个./myspin 4的前台程序，要求等待其执行完毕，并重定向输入输出。

注意exec_cmd函数中对前台作业的处理部分

TEST14

该测试是对fg,bg的分支测试。详见do_bgfg函数中对bg和fg的处理部分。

QA

为什么在信号处理函数中要保存和恢复errno？

在信号处理函数中，可能会调用一些系统调用，这些调用可能会修改errno的值。如果不保存和恢复errno，可能会导致主程序中的错误处理逻辑出现问题。因此，在进入信号处理函数时保存当前的errno值，在退出时恢复它，可以确保主程序的错误处理逻辑不受影响。
为什么在信号处理函数中要阻塞所有信号？

在信号处理函数中阻塞所有信号，可以防止在处理当前信号时被其他信号打断。这有助于确保信号处理函数的原子性，避免竞态条件和不一致状态的出现。通过使用sigprocmask函数，可以临时阻塞其他信号，确保当前信号处理完成后再恢复信号的处理。
什么时候应该使用负的PID参数调用kill函数？

使用负的PID参数调用kill函数时，表示向一个进程组发送信号。具体来说，kill(-pid, sig)会将信号s发送给进程组ID为pid的所有进程。这在实现作业控制时非常有用，因为一个作业可能包含多个进程，使用负的PID可以方便地向整个作业发送信号，例如终止或停止整个作业。
SIGCHLD, SIGINT, SIGTSTP 信号分别代表什么？
- SIGCHLD：当子进程终止或停止时，父进程会收到这个信号。它通常用于通知父进程子进程的状态变化，以便父进程可以进行相应的处理，例如回收子进程资源。
- SIGINT：这是一个中断信号，通常由用户通过键盘输入Ctrl-C触发。它用于请求终止当前正在运行的前台进程。
- SIGTSTP：这是一个停止信号，通常由用户通过键盘输入Ctrl-Z触发。它用于请求暂停当前正在运行的前台进程，使其进入后台暂停状态。
sigprocmask 函数的作用是什么？

sigprocmask函数用于改变当前进程的信号屏蔽字。它可以用来阻塞或解除阻塞特定的信号，从而控制哪些信号可以被处理。通过使用sigprocmask，程序可以确保在关键代码段中不会被特定信号打断，从而避免竞态条件和不一致状态的出现。
sigprocmask 函数的参数含义是什么？

sigprocmask函数的参数通常包括三个部分：
- how：指定如何修改信号屏蔽字。常见的取值有SIG_BLOCK（阻塞指定的信号）、SIG_UNBLOCK（解除阻塞指定的信号）和SIG_SETMASK（设置新的信号屏蔽字）。
- set：一个指向sigset_t类型的指针，表示要阻塞或解除阻塞的信号集合。
- oldset：一个指向sigset_t类型的指针，用于保存调用前的信号屏蔽字。如果不需要保存，可以传递NULL。
为什么在信号处理函数中使用 sigfillset 函数？

sigfillset函数用于初始化一个信号集合，将所有信号都添加到该集合中。在信号处理函数中使用sigfillset，可以方便地阻塞所有信号，确保在处理当前信号时不会被其他信号打断。这有助于保持信号处理的原子性，避免竞态条件和不一致状态的出现。
shell中什么时候应该阻塞信号，原因是什么？

在shell中，通常在处理关键代码段时需要阻塞信号，例如在修改作业列表或等待前台作业完成时。阻塞信号的原因是为了防止在这些关键操作过程中被其他信号打断，从而导致竞态条件和不一致状态的出现。通过阻塞信号，可以确保关键操作的原子性，保证shell的稳定性和正确性。

REF

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