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  • UNIX环境高级编程——线程和信号

         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。这意味着尽管单个线程可以阻止某些信号,但当线程修改了与某个信号相关的处理行为以后,所有的线程都必须共享这个处理行为的改变。这样如果一个信号选择忽略某个信号,而其他的线程可以恢复信号的默认处理行为,或者为信号设置一个新的处理程序,从而可以撤销上述线程的信号选择。

         进程中的信号是送到单个线程的,如果信号与硬件故障或者计时器超时有关,该信号就被发送到引起该事件的线程中去,而其他的信号则被发送到任意一个线程。

         

         sigprocmask的行为在多线程的进程中没有定义,线程必须使用pthread_sigmask

    int pthread_sigmask(int how,const sigset_t * newmask, sigset_t * oldmask);//返回值:若成功则返回0,否则返回错误编号

         pthread_sigmask函数与sigprocmask函数基本相同,除了pthread_sigmask工作在线程中,并且失败时返回错误码,而不像sigprocmask中那样设置errno并返回-1.


    线程可以通过调用sigwait等待一个或多个信号发生:

    int sigwait(const sigset_t * set, int * signop);//返回值:若成功则返回0,否则返回错误编号
         set参数指出了线程等待的信号集,signop指向的整数将作为返回值,表明发送信号的编号(即SIGINT对应2号)。
         注意:sigwait函数所等待的信号集里的信号在之前必须被阻塞(即等待的信号需要添加到信号屏蔽字里面)。

         sigwait函数将阻塞调用它的线程,直到收到它等待的信号发生了,然后sigwait将其从未决队列中取出(因为被阻塞了,所以肯定是未决了),但是有一点需要注意的是:它从未决队列取出之后,并不影响那个被取出的信号原来被阻塞的状态(即原来的信号屏蔽字不会改变的)
         它所做的工作只有两个:

    • 等待它所等待的信号;
    • 如果所等待的信号产生了,则将其从未决队列中移出来

         如果多个线程调用sigwait时,且等待的是同一个信号,这时就会出现线程阻塞。当信号递送的时候,只有一个线程可以从sigwait中返回。如果信号被捕获(例如进程通过使用sigaction建立了一个信号处理程序)而且线程正在sigwait调用中等待同一个信号,那么则时候由操作系统实现来决定以何种方式递送信号。在这种情况下,操作系统实现可以让sigwait返回,也可以激活信号处理程序,但不能出现两者皆可的情况。(下面有代码验证,验证结果是:在Ubuntu 10.04系统下,sigwait的优先级高一些



    要把信号发送到进程,可以调用kill;要把信号发送到线程,可以调用pthread_kill:

    #include <signal.h>
    int pthread_kill(pthread_t thread,int signo);//返回值:若成功则返回0,否则返回错误编号。 线程不存在:ESRCH  信号不合法:EINVAL

         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进程,那么把信号传递给某个线程仍然会杀掉整个进程,所以我们用0号信号,这是一个保留信号,一个作用是用来判断线程是否还活着的。
         kill()向进程发送信号,由哪个线程处理该信号是未知的
    。可能发生的情况是,进程本身屏蔽了该信号,而某个线程没有屏蔽改信号,进而该线程处理了该信号。
         注意闹钟定时器是进程资源,并且所有的线程共享相同的alarm。所以进程中的多个线程不可能不干扰(或互不合作)的使用闹钟定时器。



    示例代码:

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <signal.h>
    
    void sig_thread_func(int sig)
    {
    	printf("sig_thread_func : sig = %d
    ", sig);
    }
    void sig_func(int sig)
    {
    	printf("sig_func : sig = %d
    ",sig);
    }
    
    void *func1(void *arg)
    {
        signal(SIGUSR1, sig_thread_func);   //线程1先运行,设置了signal
    
    	sigset_t set;
    	sigfillset(&set);
    	sigdelset(&set, SIGUSR1);
    	pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);//线程1屏蔽了除了SIGUSR1外的所有信号
    
    	printf("pthread 1 run
    ");
    	int i;
    	for(i = 0; i < 7; ++i)
    	{
    		printf("1...
    ");
    		sleep(1);
    	}
    	return 0;
    }
    void *func2(void *arg)
    {
    	printf("pthread 2 run
    ");
    	int i;
    	for(i = 0; i < 7; ++i)
    	{
    		printf("2...
    ");
    		sleep(1);
    	}
    	return 0;
    }
    
    int main()
    {
    	pthread_t tid1, tid2;
    	pthread_create(&tid1, NULL, func1, NULL);
    	pthread_create(&tid2, NULL, func2, NULL);
    
    	sleep(1);
    	signal(SIGUSR1, sig_func);  //覆盖了线程1设置的signal
    
        //向线程1发送SIGUSR1,SIGUSR2
    	sleep(1);
    	pthread_kill(tid1, SIGUSR1);//调动handler
    	sleep(1);
    	pthread_kill(tid1, SIGUSR2);//屏蔽了,无响应
    
        //向线程2发送SIGUSR1,SIGUSR2
    	sleep(1);
    	pthread_kill(tid2, SIGUSR1);//调用handler
    	sleep(1);
    	//pthread_kill(tid2, SIGUSR2);//会终止进程,是进程!
    
    	sigset_t set;
    	sigfillset(&set);
    	sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);//进程屏蔽了所有信号
    
    	sleep(1);
    	kill(getpid(), SIGUSR1);//调动handler?其实是线程1响应的
    
    	pthread_join(tid1, NULL);
    	pthread_join(tid2, NULL);
    
    	return 0;
    }
    运行结果:
    huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
    pthread 2 run
    2...
    pthread 1 run
    1...
    2...
    1...
    2...
    sig_func : sig = 10
    1...
    2...
    1...
    sig_func : sig = 10
    2...
    1...
    2...
    1...
    2...
    sig_func : sig = 10
    1...



    示例代码2:

    #include<stdio.h>
    #include<pthread.h>
    #include<signal.h>
    
    static void sig_alrm(int signo);
    static void sig_init(int signo);
    int
    main()
    {
        sigset_t set;
        int sig;
        sigemptyset(&set);
        sigaddset(&set, SIGALRM);
        pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);//阻塞SIGALRM信号
        
        signal(SIGALRM, sig_alrm);
        signal(SIGINT, sig_init);
        sigwait(&set, &sig);//sigwait只是从未决队列中删除该信号,并不改变信号掩码。也就是,当sigwait函数返回,它监听的信号依旧被阻塞。
        switch(sig){
        case 14:
            printf("sigwait, receive signal SIGALRM
    ");
            /*do the job when catch the sigwait*/
            break;
        default: 
            break;
        }
     //   sigdelset(&set, SIGALRM);
     //   pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);
    
        for(;;)
        {}
        return 0;
    }
    
    static void
    sig_alrm(int signo)
    {
        printf("after sigwait, catch SIGALRM
    ");
        fflush(stdout);
        return ;
    }
    
    static void
    sig_init(int signo)
    {
        printf("catch SIGINT
    ");
        return ;
    }
    执行命令:

    第一个终端:
    huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out 
    第二个终端:
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -2 2682
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -2 2682
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2682
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2682
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2682
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2682
    执行结果:
    huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
    catch SIGINT
    catch SIGINT
    sigwait, receive signal SIGALRM
    结果说明:sigwait不会改变屏蔽字,仅仅是从未决队列中删除其等到的信号。


    示例代码3:

    #include<stdio.h>
    #include<pthread.h>
    #include<signal.h>
    
    static void sig_alrm(int signo);
    static void sig_init(int signo);
    int
    main()
    {
        sigset_t set;
        int sig;
        sigemptyset(&set);
        sigaddset(&set, SIGALRM);
        pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);//阻塞SIGALRM信号
        
        signal(SIGALRM, sig_alrm);
        signal(SIGINT, sig_init);
        sigwait(&set, &sig);//sigwait只是从未决队列中删除该信号,并不改变信号掩码。也就是,当sigwait函数返回,它监听的信号依旧被阻塞。
        switch(sig){
        case 14:
            printf("sigwait, receive signal SIGALRM
    ");
            /*do the job when catch the sigwait*/
            break;
        default: 
            break;
        }
        sigdelset(&set, SIGALRM);
        pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);
    
        for(;;)
        {}
        return 0;
    }
    
    static void
    sig_alrm(int signo)
    {
        printf("after sigwait, catch SIGALRM
    ");
        fflush(stdout);
        return ;
    }
    
    static void
    sig_init(int signo)
    {
        printf("catch SIGINT
    ");
        return ;
    }
    运行命令:
    第一个终端:
    huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
    第二个终端:
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -2 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -2 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -2 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2704
    huangcheng@ubuntu:~$ kill -14 2704
    执行结果:
    huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
    catch SIGINT
    catch SIGINT
    catch SIGINT
    sigwait, receive signal SIGALRM
    after sigwait, catch SIGALRM
    after sigwait, catch SIGALRM
    after sigwait, catch SIGALRM

    结果说明:如果我们同时注册了信号处理函数,同时又用sigwait来等待这个信号,谁会取到信号?经过实验,Ubuntu 10.04上sigwait的优先级高。

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