Android C++系列：Linux信号

Posted 2022-03-31 轻口味丿

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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 isnt 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。