使用互斥锁等待退出信号

Question

当进程接收到退出信号时，我希望进程退出。所以主线程需要等待退出信号，我以前这样写过。

int signal(int a) {
    exit_flag = 0;
}
//wait in main thread
while(exit_flag){
    sleep(1);
}

但反应有点慢。所以我找到了这样一种新方法，

//signal function
int signal(int a) {
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
//main thread

pthread_mutex_lock(&lock);
pthread_mutex_lock(&lock);

我不确定这是否正确。我的问题是，如果这是等待出口信号的首选方式，或者你可以告诉我一个更好的方法？

衷心感谢大家的回复。我知道在信号处理程序中使用互斥对象是不安全的。但是，如果我通过其他方法发送退出消息，比如jrpc调用之类的，那么上面的代码正确吗？

Answer 1

我的问题是，如果这是等待出口信号的首选方式，或者你可以告诉我一个更好的方法？

不，因为@AndrewHenle在他的回答中描述得很好的原因。

有多种正确的方法可以做到这一点，但其中许多方法重新发明了pause()函数的轮子及其改进的替代sigsuspend()。这两种方法都是专门为等待信号的传递而设计的。Glibc手册包含关于如何将它们用于此目的的一节。

或者，如果您的进程是多线程的，并且只希望将一个线程用于等待，那么就会出现sigwait()、sigtimedwait()。

等待整个过程

假设您希望整个进程停止，直到一个SIGUSR1被交付给它，然后退出。安装信号处理程序后，可以使用以下内容：

// sufficient for this case even in a multi-threaded program:
volatile sig_atomic_t exit_flag;

// ...

/*
 * Wait, if necessary, until a SIGUSR1 is received, then exit with status 0.
 *
 * Assumes that a signal handler for SIGUSR1 is already installed, that the
 * handler will set variable `exit_flag` to nonzero when it runs, and that
 * nothing else will modify exit_flag incompatibly.
 */
void wait_to_exit(void) {
    sigset_t temp_mask, mask;

    sigemptyset(&temp_mask);
    sigaddset(&temp_mask, SIGUSR1);

    /*
     * Temporarily block the signal we plan to wait for, to ensure that we
     * don't miss a signal.
     */
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &temp_mask, &mask);

    // Prepare to wait for the expected signal even if it is presently blocked
    sigdelset(&mask, SIGUSR1);

    // if we haven't already received the signal, then block the whole process until we do
    while (!exit_flag) {
        sigsuspend(&mask);
    }

    // No need to reset any signal masks because we're about to ...
    exit(0);
}

关于标志的数据类型

为了扩展上述代码中的注释之一，即使在多线程程序中，volatile sig_atomic_t也是一个足够的类型。sigsuspend()被指定为在信号处理程序返回后返回，并且信号处理程序直到对标志的写入实际发生之后才会返回(因为不稳定)。然后，调用σ挂起的线程必须读取处理程序写入的值，或者随后写入同一变量的其他值，同样是因为易变性。

然而，对于线程安全来说，volatile通常是不够的，因此即使在这种情况下没有必要，您也可以通过使用atomic_flag (在stdatomic.h中声明)来考虑避开这个问题和任何关于它的不确定性；这需要对C11或更高版本的支持。

只需要等待一个线程

对于在许多等待信号的线程中有一个线程的情况，它的结构应该是非常不同的。在这种情况下，您不需要信号处理程序或标志，但是您应该通过sigprocmask()阻塞所有线程的预期信号。

    sigset_t mask;

    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGUSR1);

    sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL);

这将防止在任何线程中执行预期信号的默认(或自定义)处理，并确保等待线程以外的线程不会消耗该信号。通常，它应该在程序执行的早期就完成。

然后，为了等待信号，线程执行以下操作：

void wait_to_exit(void) {
    sigset_t mask;
    int sig;

    sigemptyset(&temp_mask);
    sigaddset(&temp_mask, SIGUSR1);

    // if we haven't already received the signal, then block this thread until we do
    if (sigwait(&mask, &sig) != 0) {
        // Something is terribly wrong
        fputs("sigwait failed\n", stderr);
        abort();
    }
    assert(sig == SIGUSR1);

    // Terminate the process (all threads)
    exit(0);
}

如果你是说一个普通的“信号”

如果您的意思是“信号”作为同步通知的通用术语，而不是使用C信号处理工具，那么@AndrewHenle关于信号量的建议将是完美的。在这种情况下，一定要接受这个答案。

Answer 2

不，不正确，不对。

首先，pthread_mutex_unlock()不是异步信号安全功能，不能从信号处理程序中安全地调用。

第二，互斥锁由线程锁定。如果信号处理程序运行在与具有互斥锁的线程不同的线程中，则为无法解锁互斥。

如果线程试图解锁未锁定的互斥对象或未锁定的互斥锁，则当下表的not所有者列时，pthread_mutex_unlock()的行为应与解锁中所描述的相同。

该表中唯一的条目是“未定义的行为”和“返回的错误”。而且您无法真正控制信号将被传递到哪个线程(至少在编写复杂的信号处理代码的情况下不会如此)。

第三，这个代码

pthread_mutex_lock(&lock);
pthread_mutex_lock(&lock);

对于任何类型的互斥对象，在同一张桌子上都不会安全阻塞。该代码要么死锁，要么继续锁定互斥锁，要么调用未定义的行为，这些行为甚至可能“工作”，但会使程序处于未知状态，这可能会在稍后导致错误。

编辑：

第四，如果信号被多次传递，对pthread_mutex_unlock()的多次调用将再次导致错误或未定义的行为。

但是有一种异步信号安全的方法来阻止等待信号：sem_wait()。

sem_post() 是异步信号安全的，可以从信号处理程序中安全地调用，也可以安全地多次调用--对sem_post()的多次调用将只允许对sem_wait()的相应次数调用以获得信号量，但您只需要使用一个：

//signal function
int signal(int a) {
    sem_post(&sem);
}
//main thread

sem_wait(&sem);

请注意，在信号处理程序中调用而不是安全。

Answer 3

除了接受信号(通过sigwait或sigtimedwait)之外，我也是受人尊敬的自管戏法的粉丝：“维护管道并选择管道输入的可读性。在信号处理程序中，向管道输出写入一个字节(非阻塞，以防万一)。”

我还要进一步指出，信号处理程序应该由sigaction作为SA_RESTARTable来安装。

现在，您可以安全地将信号传递与IO混合(例如，通过select或poll，或者只是阻塞的read，直到该字节出现)。