面试题：C语言Linux信号处理与多线程并发协同

1. 信号处理函数与多线程通信机制

共享变量：通过定义一个共享的全局变量，例如volatile sig_atomic_t stop_flag，信号处理函数在接收到SIGTERM信号时设置这个标志，线程通过检查这个标志来决定是否退出。
条件变量：结合互斥锁和条件变量来实现线程间的同步。当stop_flag被设置时，主线程可以通过条件变量通知其他线程。

2. 关键代码片段及解释

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

// 定义共享变量
volatile sig_atomic_t stop_flag = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

// 信号处理函数
void sig_handler(int signum) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    stop_flag = 1;
    pthread_cond_broadcast(&cond); // 通知所有等待在条件变量上的线程
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

// 线程函数
void* thread_function(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (!stop_flag) {
        // 等待条件变量，同时释放互斥锁
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex); 
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    printf("Thread is exiting...\n");
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    // 注册信号处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = sig_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);

    // 创建线程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }

    // 主线程继续执行其他任务
    while (!stop_flag) {
        sleep(1);
    }

    // 等待线程退出
    pthread_join(tid, NULL);

    // 清理资源
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);

    return 0;
}

共享变量stop_flag：volatile sig_atomic_t类型保证了对该变量的访问是原子操作，并且防止编译器优化对其访问的顺序。信号处理函数可以安全地修改这个变量，线程也能安全地读取这个变量。
信号处理函数sig_handler：在接收到SIGTERM信号时，首先获取互斥锁，设置stop_flag，然后通过pthread_cond_broadcast通知所有等待在条件变量cond上的线程，最后释放互斥锁。
线程函数thread_function：线程在开始时获取互斥锁，然后通过pthread_cond_wait等待条件变量。这个函数会自动释放互斥锁并阻塞线程，当条件变量被通知时，它会重新获取互斥锁并检查stop_flag。如果stop_flag为真，则退出线程。
主线程：在主线程中，注册信号处理函数，创建线程并等待stop_flag被设置。当stop_flag被设置后，主线程调用pthread_join等待线程退出，最后清理互斥锁和条件变量。通过这种方式，有效地避免了竞态条件，实现了信号处理函数与多线程之间的安全通信和线程同步。

面试题：C语言Linux信号处理与多线程并发协同

知识考点

面试题答案

1. 信号处理函数与多线程通信机制

2. 关键代码片段及解释