面试题：C语言信号屏蔽在复杂系统中的应用与优化

信号屏蔽策略

初始化信号屏蔽集
- 在程序启动时，初始化一个信号屏蔽集，将所有可能在处理信号过程中产生竞态条件的信号加入该屏蔽集。例如，对于处理 SIGCHLD 信号时可能影响其他进程相关操作的情况，屏蔽 SIGCHLD 信号。
- 使用 sigemptyset 函数清空信号集，然后使用 sigaddset 函数将需要屏蔽的信号逐个添加到信号集中。
在关键代码段屏蔽信号
- 在涉及共享资源访问或其他可能被信号打断的关键代码段之前，临时屏蔽相关信号。例如，在修改全局变量或进行文件I/O操作时，屏蔽可能干扰这些操作的信号。
- 使用 sigprocmask 函数设置信号屏蔽字，将信号屏蔽集应用到进程。这样可以防止信号在关键代码段执行期间被传递。
在信号处理函数中合理屏蔽信号
- 在信号处理函数内部，再次屏蔽相同类型的信号，以防止信号处理函数在执行过程中被同一信号再次中断。这可以避免递归调用信号处理函数，导致竞态条件和栈溢出等问题。
- 可以在信号处理函数开始时，使用 sigprocmask 函数将当前信号添加到屏蔽集中，在处理函数结束时再恢复原来的信号屏蔽状态。
优化性能
- 尽量减少信号处理函数中的复杂操作，避免在信号处理函数中进行大量计算或I/O操作，因为信号处理函数的执行会中断正常程序流程，影响性能。
- 如果需要进行复杂操作，可以在信号处理函数中设置一个标志，然后在主程序的合适位置（如循环中）检测该标志并进行相应处理，这样可以将复杂操作放回主程序的正常流程中，减少对信号处理函数执行时间的依赖。

关键代码示例

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

// 全局变量，用于演示共享资源
volatile sig_atomic_t flag = 0;

// 信号处理函数
void signal_handler(int signum) {
    sigset_t set;
    // 屏蔽当前信号，防止递归调用
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, signum);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

    flag = 1;
    printf("Caught signal %d, flag set to 1\n", signum);

    // 恢复原来的信号屏蔽状态
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
}

int main() {
    sigset_t block_set;
    struct sigaction sa;

    // 初始化信号处理函数
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    // 初始化信号屏蔽集
    sigemptyset(&block_set);
    sigaddset(&block_set, SIGINT);

    // 在关键代码段（这里以一个简单循环模拟）屏蔽信号
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_set, NULL);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("Main loop: %d\n", i);
        sleep(1);
    }
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &block_set, NULL);

    // 主循环检测标志并处理
    while (1) {
        if (flag) {
            printf("Handling flag in main loop\n");
            flag = 0;
        }
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

在上述代码中：

signal_handler 函数中屏蔽了当前信号，防止递归调用。
main 函数中，在一个简单的循环（模拟关键代码段）之前屏蔽了 SIGINT 信号，避免信号干扰循环执行。
主循环检测 flag 标志，并在标志被设置时进行相应处理，将复杂操作放在主程序正常流程中。

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面试题：C语言信号屏蔽在复杂系统中的应用与优化

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