sem13 - Сигналы (Мини-учебник с ejudge = Чернокнижка), страница 3

Предполагается, что функция signal поддерживает семантику BSD, то есть8программа будет работать без изменений на операционных системах семейства BSD и наLinux.#include <stdio.h>#include <signal.h>int cnt = 0;void sigint_handler(int signo){printf("Ctrl-C pressed\n");if (++cnt == 3) {signal(SIGINT, SIG_DFL);raise(SIGINT);}}int main(void){signal(SIGINT, sigint_handler);while (1) {printf("Some string to print\n");}return 0;}Обратите внимание, как происходит выход из программы в случае, когда три раза подряд нажата комбинация Ctrl-C. Обработчик сигнала SIGINT устанавливается в стандартное значение по умолчанию (то есть выход из программы), затем сигнал SIGINT посылаетсясамому себе с помощью функции raise. Это гарантирует, что родительскому процессу будет сообщена истинная причина завершения программы: получение сигнала SIGINT.

Еслибы программа завершала свою работу по вызову exit(0), родительский процесс получилбы информацию, что наш процесс завершился нормально с кодом завершения 0. Какой издвух вариантов завершения программы: посылка сигнала самой себе еще раз или выход поexit — предпочтительнее, зависит от конкретной ситуации.Приведённая выше программа имеет серьёзный дефект, связанный с тем, что сигнал может поступить в программу и начать обрабатываться в любой момент времени. Если сигналпоступит, например, в середине работы функции printf, выполнение функции printf будет приостановлено, и начнется выполнение обработчика сигнала, который вновь вызоветprintf. Получается, что функция будет вызвана вновь из середины самой себя. Далеко невсе функции стандартной библиотеки будут корректно работать в этой ситуации (на самомделе, большинство не будет).

Функция, которая может безопасно вызываться из обработчика сигнала, называется асинхронно-безопасной.Чтобы устранить этот дефект можно поступить двумя способами: во-первых, на времявыполнения функции printf можно заблокировать сигнал SIGINT. Блокирование сигналов будет рассмотрено ниже. Во-вторых, можно переписать программу так, чтобы обработчик сигнала просто устанавливал некоторую глобальную переменную, которую будет проверять основная программа. Основная программа будет печатать сообщение о нажатой клавише.#include <stdio.h>9#include <signal.h>int cnt = 0;volatile int flag = 0;void sigint_handler(int signo){flag = 1;if (++cnt == 3) {signal(SIGINT, SIG_DFL);raise(SIGINT);}}int main(void){signal(SIGINT, sigint_handler);while (1) {if (flag) {printf("Ctrl-C pressed\n");flag = 0;} else {printf("Some string to print\n");}}return 0;}Ключевое слово volatile в определении переменной flag говорит компилятору, чтозначение переменной может быть изменено асинхронно, и поэтому компилятор не долженпытаться оптимизировать обращения к этой переменной, например, сохраняя её на регистрах процессора.Новый вариант программы будет работать, как ожидается, при выводе в файл или наконсоль, но всё равно не будет работать, когда вывод происходит в окно эмулятора терминала xterm.

В этом случае проблема уже не в самой программе, а в том, как взаимодействуют X-сервер, эмулятор терминала xterm и программа. Сигнал SIGINT посылает программе не ядро операционной системы, а программа xterm. Перед тем, как послать сигнал,xterm сбрасывает считанные, но еще не выведенные на экран символы выходного потока.По всей видимости, на это свойство xterm из программы никак повлиять нельзя. Поэтому,если программа получила сигнал SIGTERM в момент интенсивной записи на экран, нельзягарантировать, что запись будет целостна, то есть не будут пропущены отдельные символы.

Единственный способ обойти эту проблему — отключить режим канонического ввода стерминала.1.5.3 Функция sigactionСистемный вызов sigaction позволяет установить обработчик сигнала. Функция описана следующим образом:#include <signal.h>10int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);Структура sigaction описана следующим образом:struct sigaction {void (*sa_handler)(int);void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);sigset_t sa_mask;int sa_flags;void (*sa_restorer)(void);};Функция sigaction устанавливает обработчик для сигнала signum, который задаетсяв аргументе act, если этот аргумент не равен NULL.

Если аргумент oldact не равен NULL,информация о предыдущем обработчике возвращается в структуру, на которую указываетoldact.Поле sa_restorer сохранено для совместимости со старым программным обеспечением и не должно использоваться.

Поле sa_sigaction позволяет задать обработчик сигнала, которому будет передаваться больше информации, чем обычно. Описание работы расширенного обработчика сигналов выходит за рамки данного документа.Поле sa_handler задаёт обработчик сигнала. Он может быть равен SIG_IGN илиSIG_DFL, что означает игнорирование сигнала или установку обработчика по умолчаниюдля сигнала.Поле sa_mask задаёт множество сигналов, которые будут заблокированы на время работы обработчика сигнала.Поле sa_flags позволяет определить режим, в котором будет обрабатываться сигнал.Значение этого поля получается объединением значений флагов, перечисленных ниже.SA_NOCLDSTOPМожет задаваться только для сигнала SIGCHLD.

В этом случаепроцесс не будет получать сигнал SIGCHLD, когда какой-либо изего сыновних процессов будет остановлен, то есть получит сигнал SIGSTOP, SIGTSTP, SIGTTIN или SIGTTOU.SA_ONESHOTили Устанавливает обработку сигнала по умолчанию перед тем, какSA_RESETHANDбудет вызван обработчик сигнала (семантика System V функцииsignal).SA_RESTARTУстанавливает перезапуск системных вызовов после возврата изобработчика сигнала (семантика BSD функции signal).SA_NOMASKили Не блокирует получение сигнала в обработчике этого сигналаSA_NODEFER(семантика System V функции signal).SA_SIGINFOЕсли установлен этот флаг, функция обработки сигнала будет получать 3 аргумента вместо одного.

В этом случаеадрес функции-обработчика сигнала должен содержаться вsa_sigaction, а не в sa_handler. Обсуждение расширенной обработки сигналов выходит за пределы данного документа.Из всех этих флагов стандарт POSIX определяет только SA_NOCLDSTOP. Остальныефлаги являются расширениями стандарта. В системах BSD и Linux поддерживаются все флаги.111.5.4 Пример программыСледующий пример делает то же самое, что и предыдущий пример, но использует функцию sigaction.#include <stdio.h>#include <signal.h>int cnt = 0;volatile int flag = 0;struct sigaction orig_sigint_handler;void sigint_handler(int signo){flag = 1;if (++cnt == 3) {sigaction(SIGINT, &orig_sigint_handler);raise(SIGINT);}}int main(void){struct sigaction sa;sa.sa_handler = sigint_handler;sigemptyset(&sa.sa_mask);sa.sa_flags = SA_RESTART;sigaction(SIGINT, &sa, &orig_sigint_handler);while (1) {if (flag) {printf("Ctrl-C pressed\n");flag = 0;} else {printf("Some string to print\n");}}return 0;}1.6 Сигналы и системные вызовыПроцесс может получить и обработать сигнал в тот момент, когда процесс ждёт или выполняет какую-либо операцию ввода-вывода, например read или open.

Если обработчиксигнала возвращает управление процессу (не завершает его), возникает вопрос, что должнасделать система с идущей операцией ввода/вывода?Если функция передачи данных, такая как read или write, прервана сигналом послетого, как была считана или записана часть данных, ядро завершит выполнение соответствующего системного вызова и вернёт в качестве результата то количество байт, которое было12обработано к моменту прихода сигнала, обозначая частичный успех операции. Это не касается атомарных операций, таких как чтение из канала или запись в канал, чтение/записьочереди сообщений и пр.Если сигнал пришёл в момент, когда операция ввода/вывода еще не начала собственнообмен данными, например, когда системный вызов read ждёт ввода очередного символа стерминала, поведение системы отличается в зависимости от того, реализует ли она семантикуSystem V, стандартизованную впоследствии POSIX, или семантику BSD.Стандарт POSIX определяет, что в этом случае системный вызов должен завершиться сошибкой EINTR.

Этот подход даёт гибкость, но обычно достаточно неудобен для программиста. Приложение в этом случае должно проверять код ошибки EINTR после каждого системного вызова, который может вернуть эту ошибку, и перезапускать системный вызов принеобходимости. Если программист забудет это сделать, программа будет работать неправильно.Семантика BSD предполагает, что прерванный системный вызов будет автоматически перезапущен. В этом случае системный вызов никогда не вернёт ошибку EINTR.Функция sigaction позволяет выбрать, какая семантика предпочтительнее для обработчика данного сигнала.