在信号处理函数中调用longjmp

错误情况及原因分析

　　前两天看APUE的时候，有个程序要自己制作一个sleep程序，结果在这个程序中就出现了在信号处理函数中调用longjmp函数的情况，结果就出现了错误，具体错误是啥呢，请参见下面这段程序:

    /*
     * 在信号处理函数中调用longjmp的错误情况
     */
    #include <errno.h>
    #include <setjmp.h>
    #include <signal.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    #define BUFSIZE 512
    jmp_buf env;
    
    void err_exit(char *fmt,...);
    int err_dump(char *fmt,...);
    int err_ret(char *fmt,...);
    
    void alrm_handler(int signo)
    {
        printf("Get the SIG_ALRM
");
        longjmp(env,2);
    }
    void send_signal()
    {
        int count = 0;
    
        if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
            err_exit("[signal]: ");
    
        alarm(1);
        if(2 != setjmp(env)) {
            pause();
        } else {
            count++;
        }
    
        /* 使这个信号只能发送一次 */
        if(1 == count) {
            alarm(1);
            pause();
        }
    }
    
    int main(int argc,char *argv[])
    {
        send_signal();
        return 0;
    }

　　在这个程序中，我首先通过alarm函数发送了一个SIGALRM信号，然后在信号处理函数中调用了longjmp，跳跃到了alarm函数的下一句，此时，我再来通过alarm函数再发送一个信号，结果运行的结果如下：

　　

　　可以看到，我们这个程序只收到了第一个alarm函数发送的信号，然后程序就卡死了，接收不到后面发送的信号了，这是怎么回事，要解决这个问题，我们需要了解一下，一个应用程序处理信号的过程。

　　1. 进程被中断，进入内核态检测信号
　　2. 设置进程的信号屏蔽字，屏蔽要处理的信号
　　3. 进程回到用户态，执行信号处理函数
　　4. 进程进入到内核态度，更改进程的信号屏蔽字，取消信号的屏蔽
　　5. 进程回到用户态，继续执行

　　上面是我自己总结的简要的处理流程，关于更详细的流程，可以参考这个博客:Linux信号处理机制

　　看了上面的流程之后，我们就能明白为什么上面的程序会出问题了，因为信号处理程序执行完了之后，还要执行一个操作，就是取消当前进程对这个信号的屏蔽，我们调用了longjmp函数之后，直接跳转到进程的另外一个地方继续执行，并没有把进程中对信号的屏蔽取消掉，所以程序就无法接收到信号了。

修正版本1

　　我们可以来做一个实验，对上面的程序进行一个更改，在longjmp之后手动取消当前进程对这个信号的屏蔽。请看下面这段代码：

    /*
     * 信号处理函数中调用longjmp函数的修正版本1
     */
    
    #include <errno.h>
    #include <setjmp.h>
    #include <signal.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    
    #define BUFSIZE 512
    
    jmp_buf env;
    
    void err_exit(char *fmt,...);
    int err_dump(char *fmt,...);
    int err_ret(char *fmt,...);
    
    void alrm_handler(int signo)
    {
        printf("Get the SIG_ALRM
");
        longjmp(env,2);
    }
    void send_signal()
    {
        sigset_t sigset,oldset;
        int count = 0;
    
        if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
            err_exit("[signal]: ");
    
        alarm(1);
        if(2 != setjmp(env)) {
            pause();
        } else {
            count++;
        }
    
        /* 检测SIGALRM信号是否被阻塞 */
        if(-1 == sigprocmask(0,NULL,&sigset))
            err_exit("[sigprocmask]");
        if(sigismember(&sigset,SIGALRM)) {
            printf("Sigalrm has been blocked
");
            /* 将SIGALRM信号取消阻塞 */
            if(-1 == sigdelset(&sigset,SIGALRM))
                err_exit("[sigdelset]");
            if(-1 == sigprocmask(SIG_SETMASK,&sigset,&oldset))
                err_exit("[sigprocmask]");
        }
    
        /* 使这个信号只能发送一次 */
        if(1 == count) {
            alarm(1);
            pause();
        }
    }
    
    int main(int argc,char *argv[])
    {
        send_signal();
        return 0;
    }

　　上面这段程序的运行结果如下图所示:

　　

　　从运行结果可以看出，SIGALRM信号是被屏蔽的，当我们取消屏蔽之后，信号就可以继续发送了。

修正版本2 

 　　 但是这样做是不是太麻烦了，每回都要取消屏蔽，有没有更简单的办法了，当然有啊，当初设计POSIX标准的那些老头子们(或许不是老头子)早都想好了，就是sigsetjmp函数和siglongjmp函数，这个具体怎么用呢？

　　具体信息在man文档中是这样说的，这是sigsetjmp函数的声明:
　　
　　关于savesigs参数是这样说明的：
　　
　　上面这段话的意思是，如果savesigs不为0的时候，sigsetjmp函数就是在保存现场信息的时候，还额外保存了一个进程信号屏蔽字，当longjmp返回的同时，也会恢复进程的信号屏蔽字。

　　这样调用sig系列的jmp函数就能够避免上面那种错误了。

　　具体使用可以参考下面这段程序：

    /*
     * 在信号处理函数中调用longjmp修正版本2
     *
     * 将jmp系列的函数改成sigjmp系列的
     */
    
    #include <errno.h>
    #include <setjmp.h>
    #include <signal.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdarg.h>
    #include <stdio.h>
    
    #define BUFSIZE 512
    
    sigjmp_buf env;
    
    void err_exit(char *fmt,...);
    int err_dump(char *fmt,...);
    int err_ret(char *fmt,...);
    
    void alrm_handler(int signo)
    {
        printf("Get the SIG_ALRM
");
        siglongjmp(env,2);
    }
    void send_signal()
    {
        int count = 0;
        if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
            err_exit("[signal]: ");
    
        alarm(1);
        if(2 != sigsetjmp(env,1)) {
            pause();
        } else {
            count++;
        }
    
        if(1 == count) {
            alarm(1);
            pause();
        }
    }
    
    int main(int argc,char *argv[])
    {
        send_signal();
        return 0;
    }

　　

　　程序的运行结果如下图所示：

　　OK,这样我们就可以解决这个问题了。