面试题：C语言中Linux信号处理函数优化的竞争条件处理

Question

在Linux系统中，使用C语言编写信号处理函数时，如何处理可能出现的竞争条件以提升性能？假设存在多个信号处理函数同时访问共享资源的情况，描述具体的解决思路和实现方法。

Answer 1

解决思路

1. 互斥锁（Mutex）：使用互斥锁来保护共享资源，在进入信号处理函数访问共享资源前加锁，访问完成后解锁，防止其他信号处理函数同时访问。
2. 读写锁（Read - Write Lock）：如果共享资源的访问以读操作居多，可以使用读写锁。多个信号处理函数可以同时进行读操作，但写操作时需要独占锁，以保证数据一致性。
3. 信号掩码（Signal Masking）：在进入关键区域（访问共享资源部分）时，屏蔽可能引起竞争的信号，完成操作后再恢复信号处理。

实现方法

互斥锁实现

1. 初始化互斥锁：

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

2. 信号处理函数中使用互斥锁：

void signal_handler(int signum) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 访问共享资源的代码
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

读写锁实现

1. 初始化读写锁：

#include <pthread.h>
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

2. 信号处理函数中使用读写锁（读操作示例）：

void read_signal_handler(int signum) {
    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
    // 读共享资源的代码
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
}

3. 信号处理函数中使用读写锁（写操作示例）：

void write_signal_handler(int signum) {
    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
    // 写共享资源的代码
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
}

信号掩码实现

1. 设置信号掩码：

sigset_t set;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set, SIGUSR1); // 假设SIGUSR1是可能引起竞争的信号

2. 在信号处理函数中使用信号掩码：

void signal_handler(int signum) {
    sigset_t oldset;
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset);
    // 访问共享资源的代码
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);
}