面试题：复杂信号处理场景下C语言函数的综合应用

设计思路

信号处理函数选择：
- 使用sigaction函数来设置信号处理函数。sigaction比传统的signal函数更强大，它能提供更细粒度的控制，并且可设置信号处理的一些标志，比如SA_RESTART（使某些被信号中断的系统调用自动重启）。
- 对于多线程应用，需要注意信号处理函数应该是可重入的。这意味着信号处理函数不能调用不可重入的函数（如malloc、printf等），因为在信号处理期间可能会打断其他线程正在执行的代码，如果调用了不可重入函数可能会导致数据不一致等问题。
原子性和线程安全性：
- 原子性：通过设置信号掩码来确保信号处理期间不会被其他信号打断，从而保证原子性。在进入信号处理函数前，使用sigprocmask函数阻塞所有可能干扰的信号，处理完后再解除阻塞。
- 线程安全性：使用互斥锁来保护共享资源。当信号处理函数需要访问共享资源时，先获取互斥锁，处理完后释放互斥锁。对于需要等待某些条件的情况，可以使用条件变量。
与线程机制配合：
- 主线程负责初始化信号处理，使用pthread_sigmask函数在其他线程中阻塞信号，确保信号由主线程处理。
- 当主线程接收到信号时，通过条件变量通知其他线程进行相应的处理，其他线程在条件变量上等待，收到通知后获取互斥锁，处理共享资源，然后释放互斥锁。

关键代码片段

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

// 共享资源
int shared_variable = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

// 信号处理函数
void signal_handler(int signum) {
    // 阻塞其他信号
    sigset_t blocked_signals;
    sigfillset(&blocked_signals);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &blocked_signals, NULL);

    // 处理信号相关逻辑，这里以修改共享变量为例
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    shared_variable++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    // 通知其他线程
    pthread_cond_broadcast(&cond);

    // 解除信号阻塞
    sigemptyset(&blocked_signals);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &blocked_signals, NULL);
}

// 线程函数
void* thread_function(void* arg) {
    // 阻塞信号
    sigset_t blocked_signals;
    sigfillset(&blocked_signals);
    pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &blocked_signals, NULL);

    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        // 处理共享资源
        printf("Thread received signal, shared variable: %d\n", shared_variable);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    // 设置信号处理函数
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    // 创建线程
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL);

    // 主线程逻辑，这里简单地等待信号
    while (1) {
        sleep(1);
    }

    // 清理资源
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    pthread_join(thread, NULL);

    return 0;
}

这段代码实现了一个多线程应用中健壮的信号处理系统。主线程设置信号处理函数，其他线程阻塞信号并在条件变量上等待信号处理函数的通知，通过互斥锁保护共享资源。

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