面试题：C语言中Linux信号处理函数常见错误及处理

信号丢失原因分析

信号处理函数执行时间过长：当一个信号处理函数正在执行时，如果此时又有相同类型的信号到达，在该信号处理函数执行完之前，后续相同信号通常会被丢弃，导致信号丢失。
信号的不可靠性（早期UNIX系统）：在早期UNIX系统中，信号可能会丢失。比如进程在阻塞某些信号时，若这些信号多次到达，只有一次能被记录，其他到达的信号会丢失。
竞争条件：在多线程环境下，信号可能会在不同线程间传递和处理。如果没有适当的同步机制，不同线程对信号的处理可能会出现竞争条件，导致信号丢失。例如，一个线程正在检查是否有信号到来并准备处理，而另一个线程此时修改了信号状态，可能导致第一个线程错过信号。

避免信号丢失的处理方法

使用可靠信号机制：在现代Linux系统中，应使用sigaction函数代替早期不可靠的signal函数。sigaction函数允许设置信号处理的更多属性，如信号处理函数、信号屏蔽字等，能有效避免信号丢失。例如：

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

void signal_handler(int signum) {
    printf("Received signal %d\n", signum);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

缩短信号处理函数执行时间：尽量将信号处理函数中的复杂操作放到其他线程或进程中执行。信号处理函数只负责设置标志位等简单操作，后续复杂操作由其他逻辑处理。例如：

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

volatile sig_atomic_t flag = 0;

void signal_handler(int signum) {
    flag = 1;
}

void* complex_operation(void* arg) {
    while (1) {
        if (flag) {
            // 执行复杂操作
            printf("Performing complex operation\n");
            flag = 0;
        }
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }

    pthread_t thread;
    if (pthread_create(&thread, NULL, complex_operation, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

处理多线程环境下的信号：在多线程程序中，使用pthread_sigmask函数来阻塞信号，然后使用sigwait函数在特定线程中等待信号，确保信号不会丢失。例如：

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

void* signal_waiting_thread(void* arg) {
    sigset_t* set = (sigset_t*)arg;
    int signum;

    while (1) {
        if (sigwait(set, &signum) != 0) {
            perror("sigwait");
            pthread_exit(NULL);
        }
        printf("Received signal %d in thread\n", signum);
    }

    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);

    if (pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) != 0) {
        perror("pthread_sigmask");
        return 1;
    }

    pthread_t thread;
    if (pthread_create(&thread, NULL, signal_waiting_thread, &set) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }

    while (1) {
        sleep(1);
    }

    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

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