【Linux】线程和信号

缺乏、安全感 2022-05-30 06:59 200阅读 0赞

相比于进程中的信号处理，在线程中更加复杂，线程中的信号处理有如下特点：

1.  每个线程都有自己的信号屏蔽字，但是信号的处理是进程中所有线程共享的。这意味着单个线程可以阻止某个信号，但是当某个线程修改了一个信号的处理行为，那么所有线程都会共享这个改变。
2.  进程中的信号是递送到单个线程的。如果一个信号和硬件故障相关，那么该信号一般会被发送到引起该事件的线程中去，而其他的信号会被发送到任意的线程中。

#### 屏蔽字修改 ####

#include <signal.h>
    int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);

sigprocmask函数用来修改进程的信号屏蔽字，但是它只能用在进程中，要修改线程的信号屏蔽字应使用函数pthread\_sigmask.  
**pthread\_sigmask**的接口和使用方式和sigprocmask相同，只不过失败时返回值不像sigprocmask那样放回-1并设置errno，而是返回错误编号。

#### 发送信号 ####

kill将信号发送给进程，而向线程发送信号则使用函数pthread\_kill.  
int pthread\_kill(pthread\_t thread, int signo);  
可以传一个0值的signo来检查线程是否存在。如果信号的默认处理动作是终止该进程，那么把信号发送给某个线程仍会杀死整个进程。

#### 闹钟 ####

闹钟定时器是进程资源，所有线程共享相同的闹钟。所以，进程中的多个线程不可能互不干扰的使用闹钟定时器。

#### sigwait函数 ####

#include <signal.h>
    int sigwait(const sigset_t  *restrict set, int *restrict signop);

*  功能：
    
    线程可以通过调用sigwait函数等待一个或多个信号的出现。
 *  参数：  
    set为要等待的信号集，返回时，signop指向的整数表明接收到的信号值。

如果在调用该函数时，信号集set中的某个信号处于挂起状态，那么函数会无阻塞地返回。返回前，sigwait将从进程中移除处于挂起状态的信号。若系统支持排队信号，则只移除该信号，其他信号继续排队。  
为避免错误行为发生，**线程在调用sigwait之前，必须阻塞要等待的信号**。sigwait函数会原子地取消信号集的阻塞状态，直到有新的信号被传递。再返回前，sigwait会恢复线程的信号屏蔽字。  
**使用sigwait的好处在于它可以简化信号处理，允许把异步产生的信号用同步的方式处理。**为防止信号中断线程，可以把信号加到每个线程的信号屏蔽字中。然后可以安排专用线程处理信号。这些线程可以进行函数调用，不需要担心在信号处理程序中调用哪些函数是安全地，因为这些函数调用来自正常的线程上下文，而非会中断线程正常执行的传统信号处理程序。

下面是一个使用专用线程处理信号的例子，参考自《APUE》12.8节。

#include <stdio.h>
    #include <pthread.h>
    #include <signal.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int quitflag;
    sigset_t mask;
    
    pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    pthread_cond_t waitloc  = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
    
    void *pth_fn(void *args)
    {
        int signo;
        while(1){
            sigwait(&mask, &signo);
            switch(signo){
                case SIGINT:
                    printf("\ninterrupt\n");
                    break;
    
                case SIGQUIT:
                    pthread_mutex_lock(&lock);
                    quitflag = 1;
                    pthread_mutex_unlock(&lock);
                    pthread_cond_signal(&waitloc);
                    return 0;
    
                default:
                    printf("unexpected signal %d\n", signo);
                    exit(0);
            }
        }
    }
    
    int main()
    {
        sigset_t oldmask;
        pthread_t tid;
    
        sigemptyset(&mask);
        sigaddset(&mask, SIGINT);
        sigaddset(&mask, SIGQUIT);
        sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);
    
        pthread_create(&tid, NULL, pth_fn, NULL);
    
        pthread_mutex_lock(&lock);
        while(quitflag == 0)
            pthread_cond_wait(&waitloc, &lock);
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    
        quitflag = 0;
        sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    
        return 0;
    }

运行示例

$ ./a.out
    ^C
    interrupt
    ^C
    interrupt
    ^\$