bash中管道命令返回值如何肯定(上)

1、管道
管道是Linux中的一個重要概念，你們常常會使用管道來進行一些操做，好比最爲常見的是一些命令輸出的分屏顯示使用 more來管道。可是在日常交互式操做的時候，不多人會關心一個管道命令是否執行成功，由於成功錯誤一眼就看到了，若是程序出錯，一般的程序都會很是友好的提示錯在哪裏了。可是對於一些腳本中，這個命令的返回值就比較重要了，由於腳本要自生自滅，沒有人會在運行時真正關注它。固然這些也不是引出這個問題的緣由，由於我平時也不多寫bash的腳本，並且寫的makefile的數量要比bash腳本多，可是Makefile中命令的不少語法就是直接的bash腳本，因此有所接觸也須要有些瞭解。
對於早期的makefile模式，好像GNU make的官方文檔中就有一個關於典型編譯命令的說明，其中對於生成依賴文件的命令大體是如此的：
gcc -M -MM xxx.c | sed -e 'pattern' > xxx.d
你們注意，這個命令看起來 是很是和諧的，可是一些都是在正常輸入的前提下。如今假設gcc命令在預處理的時候就出錯了，此時你們猜想一下會有什麼問題。爲了給你們一點思考時間，我扯一下關於正常路徑和異常路徑的區別。其實對於一個功能，正常路徑是一望便知的，可是軟件的質量倒是在異常處理機制中見分曉的。反過來講，對於開發人員來講，難得的不是解釋一個軟件結果爲何是正確的，而是解釋爲何軟件會出這種異常行爲。
好了，假設gcc預處理出錯(預處理是能夠出錯的，好比#include的一個頭文件不存在)，此時gcc通常會立刻退出運行，此時它向管道的寫入端沒有任何輸出(即便有輸出也是不完整的)，可是對於以後的sed來講，它跟着遭殃，它以可寫方式打開了依賴文件，因此即便sed自己不會向依賴中寫入任何內容，這個xxx.d文件內容也會被清空。這個xx.o文件將會只依賴xxx.c文件，而全部的xxx.c包含(所以會依賴)的文件的更新都不會引發xxx.o從新編譯，這就是依賴丟失，更爲嚴重的是，可能使用未更新的.o文件連接出可執行文件而沒有錯誤。
2、管道進程組回收
一、從執行到waitpid的調用鏈
這裏就不廢話了，直接顯示一下調用鏈(基於bash4.1版本)
(gdb) bt
#0  0x00426e20 in waitpid () from /lib/libc.so.6
#1  0x08087c3c in waitchld (wpid=2122, block=1) at jobs.c:3063
#2  0x08086878 in wait_for (pid=2122) at jobs.c:2422
#3  0x08072b48 in execute_command_internal (command=0x8124fc8, asynchronous=0, 
    pipe_in=8, pipe_out=-1, fds_to_close=0x81519e8) at execute_cmd.c:769
#4  0x08074cff in execute_pipeline (command=0x8151088, asynchronous=0, 
    pipe_in=-1, pipe_out=-1, fds_to_close=0x81519e8) at execute_cmd.c:2150
#5  0x0807507b in execute_connection (command=0x8151088, asynchronous=0, 
    pipe_in=-1, pipe_out=-1, fds_to_close=0x81519e8) at execute_cmd.c:2243
#6  0x08072e1e in execute_command_internal (command=0x8151088, asynchronous=0, 
    pipe_in=-1, pipe_out=-1, fds_to_close=0x81519e8) at execute_cmd.c:885
#7  0x080722fa in execute_command (command=0x8151088) at execute_cmd.c:375
#8  0x08060a4a in reader_loop () at eval.c:152
#9  0x0805eae9 in main (argc=1, argv=0xbffff3d4, env=0xbffff3dc) at shell.c:749
(gdb) 
二、管道組什麼時候從waitchld 返回
在waitchld 函數中，它是經過waitpid(-1,……)來進行子進程的回收，也就是當管道中的全部子進程都被wait到以後bash才返回；或者更通俗的說，就是bash把管道組中的全部命令都當作一個總體來等待，以後其中全部的進程都退出，這個管道纔算徹底退出。這樣想一想也有道理，否則會有不一致問題，你們本是經過管道鏈接符手拉手鍊接一塊兒，結束一塊兒結束，You jump，I jump。
\bash-4.1\jobs.c
waitchld (wpid, block)
  do
    {
……
      pid = WAITPID ( -1, &status, waitpid_flags); 注意的是這裏waitpid的第一個參數是-1，因此能夠等待全部子進程，而管道組中的全部進程都是bash的子進程，因此它們都會被這個函數等待到。
……
      /* Remember status, and whether or not the process is running. */
      child-> status = status;  每一個子進程的退出碼都保存在各自進程結構中，不會覆蓋和干擾，也就是這裏並無決定管道組的返回值。
      child->running = WIFCONTINUED(status) ? PS_RUNNING : PS_DONE;
……
    }
  while ((sigchld || block == 0) && pid > (pid_t)0);
三、管道組返回值肯定
wait_for (pid)

  /* The exit state of the command is either the termination state of the
     child, or the termination state of the job.  If a job, the status
     of the last child in the pipeline is the significant one.  If the command
     or job was terminated by a signal, note that value also. */
  termination_state = (job != NO_JOB) ?  job_exit_status (job)  通常經過這個流程來肯定返回值。
                      :  process_exit_status (child->status);
job_exit_status--->>>raw_job_exit_status (job)
static WAIT
raw_job_exit_status (job)
     int job;
{
  register PROCESS *p;
  int fail;
  WAIT ret;

  if ( pipefail_opt) 該選項經過 set -o pipefail 命令使能，默認沒有打開，若是使能，將管道中最後一個非零返回值將做爲整個管道的返回值。
    {
      fail = 0;
      p = jobs[job]->pipe;
      do
    {
      if (WSTATUS (p->status) != EXECUTION_SUCCESS)
        fail = WSTATUS(p->status);
      p = p->next;
    }
      while (p != jobs[job]->pipe);
      WSTATUS (ret) = fail;
      return ret;
    }

  for (p = jobs[job]->pipe; p->next != jobs[job]->pipe; p = p->next) 不然，管道最後一個進程返回值做爲管道命令返回值。
    ;
  return (p->status);
}
四、和$?匯合
在shell中經過$?來顯示前一個命令的執行結果，因此咱們看一下這個結果是如何和$?結合在一塊兒的。在execute_command_internal函數的最後，會將waitfor的返回值賦值給全局變量 last_command_exit_value ：
  last_command_exit_value = exec_result;
static WORD_DESC *
param_expand (string, sindex, quoted, expanded_something,
          contains_dollar_at, quoted_dollar_at_p, had_quoted_null_p,
          pflags)

    /* $? -- return value of the last synchronous command. */
    case '?':
      temp = itos  (last_command_exit_value);
      break;
3、bash對於set選項處理位置
對應的，在內核構建的時候，能夠看到每次執行命令前都會執行
set -e 
，bash手冊對於該命令的說明爲：
-e   Exit immediately if a simple command (see Section 3.2.1 [Simple
     Commands], page 8) exits with a non-zero status, unless the command
     that fails is part of the command list immediately following
    a while or until keyword, part of the test in an if statement,
    part of a && or || list, or if the command’s return status is being
    inverted using !. A trap on ERR, if set, is executed before the shell
   exits.
也就是在執行bash命令時，若是任何一個命令出現錯誤，那麼馬上終止執行。也就是說，其中的任何一個命令都不能返回錯誤。
這個功能主要是在
bash-4.1\flags.c和 bash-4.1\builtins\set.def
兩個文件中實現的。其實set.def文件是很容易找到的，可是對於flags的查找並非那麼直觀，因此這裏記錄一下。
4、set -e 實現流程
在flags.c中能夠看到，對於該選項對應的內容爲全局變量exit_immediately_on_error 
  { 'e', & exit_immediately_on_error },
bash-4.1\execute_cmd.c
execute_command_internal (command, asynchronous, pipe_in, pipe_out,
              fds_to_close)

      if (ignore_return == 0 && invert == 0 &&
      ((posixly_correct && interactive == 0 && special_builtin_failed) ||
       ( exit_immediately_on_error && pipe_in == NO_PIPE && pipe_out == NO_PIPE && exec_result != EXECUTION_SUCCESS)))
    {
      last_command_exit_value = exec_result;
      run_pending_traps ();
       jump_to_top_level (ERREXIT);
    }

      break;
該跳轉將會跳轉到
int
reader_loop ()
while  (EOF_Reached == 0)
    {
      int code;

      code = setjmp (top_level);
……
 if (code != NOT_JUMPED)
    {
      indirection_level = our_indirection_level;

      switch (code)
        {
          /* Some kind of throw to top_level has occured. */
        case FORCE_EOF:
        case ERREXIT:
        case EXITPROG:
          current_command = (COMMAND *)NULL;
          if (exit_immediately_on_error)
        variable_context = 0;    /* not in a function */
           EOF_Reached = EOF; 該賦值將會致使函數主體循環while (EOF_Reached == 0)退出，進而readerloop退出。
          goto exec_done;
……
    exec_done:
          QUIT;

    }
  indirection_level--;
  return (last_command_exit_value);

從reader_loop退出以後進入main函數最後
  /* Read commands until exit condition. */
  reader_loop ();
   exit_shell (last_command_exit_value); 此處整個shell退出，exit_shell--->>>sh_exit--->>>exit (s)。


5、測試代碼
一、管道組退出碼驗證
[tsecer@Harry root]$ sleep 1234 | sleep 30   在另外一個窗口經過kill -9 殺死sleep 1234，管道返回值爲0.
You have new mail in /var/spool/mail/root
[tsecer@Harry root]$ echo $?
0
[tsecer@Harry root]$ set -o pipefail            使能pipefail選項。
[tsecer@Harry root]$ sleep 1234 | sleep 30   從另一個窗口中使用kill -9 殺死sleep 1234，此處判斷管道執行失敗。
Killed
[tsecer@Harry root]$ echo $?
137
[tsecer@Harry root]$ 
二、set -e 驗證 這個比較簡單，你們能夠試一下 set -e ls /dev/nonexistdir 以後shell退出，因爲shell退出，因此我這裏就沒有辦法給你們拷貝內容看了，因此你們將就一下就行了。