Android C++系列：Linux信号（三）

可重入函数

• 不含全局变量和静态变量是可重入函数的一个要素
• 可重入函数见man 7 signal
• 在信号捕捉函数里应使用可重入函数
• 在信号捕捉函数里禁止调用不可重入函数

例如:strtok就是一个不可重入函数，因为strtok内部维护了一个内部静态指针，保存上一 次切割到的位置，如果信号的捕捉函数中也去调用strtok函数，则会造成切割字符串混乱， 应用strtok_r版本，r表示可重入。

信号引起的竞态和异步I/O

时序竞态

• int pause(void)

  • 使调用进程挂起，直到有信号递达，如果递达信号是忽略，则继续挂起

• int sigsuspend(const sigset_t *mask)

  • 以通过指定mask来临时解除对某个信号的屏蔽，
  • 然后挂起等待,
  • 当被信号唤醒sigsuspend返回时，进程的信号屏蔽字恢复为原来的值

mysleep实现,这种实现方式是否存在BUG?

#include <unistd.h> 
#include <signal.h> 
#include <stdio.h>
void sig_alrm(int signo) {
    /* nothing to do */ 
}
unsigned int mysleep(unsigned int nsecs) {
    struct sigaction newact, oldact; 
    unsigned int unslept;
    newact.sa_handler = sig_alrm; 
    sigemptyset(&newact.sa_mask); 
    newact.sa_flags = 0; 
    sigaction(SIGALRM, &newact, &oldact);
    alarm(nsecs); 
    pause();
    unslept = alarm(0); 
    sigaction(SIGALRM, &oldact, NULL);
    return unslept; 
    }
int main(void) {
    while(1){
        mysleep(2);
        printf("Two seconds passed\n"); 
    }
    return 0; 
}

mysleep改进版

unsigned int mysleep(unsigned int nsecs) {
    struct sigaction newact, oldact;
    sigset_t newmask, oldmask, suspmask;
  unsigned int unslept;
    /* set our handler,save previous information */
    newact.sa_handler = sig_alrm;
    sigemptyset(&newact.sa_mask); 
    newact.sa_flags = 0; 
    sigaction(SIGALRM, &newact, &oldact);
    /* block SIGALRM and save current signal mask */ 
    sigemptyset(&newmask);
    sigaddset(&newmask, SIGALRM); 
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
    alarm(nsecs);
    suspmask = oldmask; 
    sigdelset(&suspmask, SIGALRM); /* make sure SIGALRM isn't blocked */ 
    sigsuspend(&suspmask);/* wait for any signal to be caught */
    /* some signal has been caught,SIGALRM is now blocked */
    unslept = alarm(0);
    sigaction(SIGALRM, &oldact, NULL);/* reset previous action */
 
    /* reset signal mask, which unblocks SIGALRM */ 
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); 
    return(unslept);
}

全局变量异步I/O

可重入函数

1. 不含全局变量和静态变量是可重入函数的一个要素
2. 可重入函数见man 7 signal
3. 在信号捕捉函数里应使用可重入函数

避免异步I/O的类型

• sig_atomic_t 平台下的原子类型
• volatile 防止编译器开启优化选项时，优化对内存的读写

SIGCHLD信号处理

SIGCHLD的产生条件

• 子进程终止时
• 子进程接收到SIGSTOP信号停止时
• 子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时

代码实现

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <errno.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h> 
#include <signal.h>
void sys_err(char *str) {
    perror(str);
    exit(1); 
}
void do_sig_child(int signo) {
    int status;
    pid_t pid;
    while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {
        if (WIFEXITED(status))
            printf("child %d exit %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
        else if (WIFSIGNALED(status))
            printf("child %d cancel signal %d\n", pid, WTERMSIG(status));
    }
}
int main(void) {
    pid_t pid;
    int i;
    //阻塞SIGCHLD
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        if ((pid = fork()) == 0) 
            break;
        else if (pid < 0) 
            sys_err("fork");
    }
    if (pid == 0) {
        int n = 18; while (n--) {
            printf("child ID %d\n", getpid());
            sleep(1); 
        }
        return i; 
    }else if (pid > 0) { //先设置捕捉
        //再解除对SIGCHLD的阻塞 
        struct sigaction act;
        act.sa_handler = do_sig_child; 
        sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0; 
        sigaction(SIGCHLD, &act, NULL); 
        while (1) {
            printf("Parent ID %d\n", getpid());
            sleep(1); 
        }
    }
    return 0; 
}

status处理方式

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)

• options

  • WNOHANG 没有子进程结束，立即返回
  • WUNTRACED
  • 如果子进程由于被停止产生的SIGCHLD， waitpid则立即返回
  • WCONTINUED 如果子进程由于被SIGCONT唤醒而产生的SIGCHLD， waitpid则立即返回

• 获取status

  • WIFEXITED(status) 子进程正常exit终止，返回真 WEXITSTATUS(status)返回子进程正常退出值
  • WIFSIGNALED(status) 子进程被信号终止，返回真
  • WTERMSIG(status)返回终止子进程的信号值 WIFSTOPPED(status)
  • 子进程被停止，返回真 WSTOPSIG(status)返回停止子进程的信号值
  • WIFCONTINUED(status) 子进程由停止态转为就绪态，返回真

向信号捕捉函数传参

sigqueue

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value) union sigval {
int sival_int;
void *sival_ptr; };

sigaction

void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *) 
siginfo_t {
    int si_int; 
    void *si_ptr; 
    sigval_t si_value;
    ...
}
sa_flags = SA_SIGINFO
/* POSIX.1b signal */ /* POSIX.1b signal */ /* Signal value */

实例

• 进程自己收发信号，在同一地址空间
• 不同进程间收发信号，不在同一地址空间,不适合传地址

信号中断系统调用

read阻塞时，信号中断系统调用:

1. 返回部分读到的数据
2. read调用失败，errno设成EINTER

总结

本文介绍了可重入函数，信号引起的竞态和异步I/O，SIGCHLD信号处理，向想好捕捉函数传参，信号中断系统调用。