面试题：C语言在复杂Linux多进程环境下的优雅退出设计

1. 实现进程组优雅退出机制

信号处理：
- 在父进程中，为常见的终止信号（如 SIGTERM、SIGINT）注册信号处理函数。在信号处理函数中，使用 killpg 函数向整个进程组发送相同的信号，这样所有子进程都会收到终止信号。
- 例如：

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

void sig_handler(int signum) {
    pid_t pgid = getpgid(0);
    killpg(pgid, signum);
}

int main() {
    signal(SIGTERM, sig_handler);
    signal(SIGINT, sig_handler);
    // 创建子进程等操作
    return 0;
}

子进程异常终止处理：
- 在父进程中，使用 waitpid 或 wait 系列函数来等待子进程的状态变化。当子进程异常终止时（通过 WIFEXITED、WIFSIGNALED 等宏判断），父进程可以采取相应的措施，比如向其他子进程发送终止信号。
- 例如：

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
    // 子进程代码
    exit(0);
} else if (pid > 0) {
    int status;
    pid_t wpid = waitpid(pid, &status, 0);
    if (wpid == pid) {
        if (WIFSIGNALED(status)) {
            // 子进程异常终止，向其他子进程发信号
            pid_t pgid = getpgid(0);
            killpg(pgid, SIGTERM);
        }
    }
}

2. 保证数据一致性和资源正确释放的关键要点与设计思路

数据一致性：
- 共享内存：
  - 使用信号量（semaphore）来控制对共享内存的访问。在进程访问共享内存前获取信号量，访问结束后释放信号量。
  - 例如，使用 semget、semop 等函数。创建信号量集：

int semid = semget(IPC_PRIVATE, 1, 0666);
union semun {
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *array;
} arg;
arg.val = 1;
semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

访问共享内存前获取信号量：

struct sembuf sb;
sb.sem_num = 0;
sb.sem_op = -1;
sb.sem_flg = 0;
semop(semid, &sb, 1);
// 访问共享内存
sb.sem_op = 1;
semop(semid, &sb, 1);

  - 引入事务机制，将对共享内存的一系列操作视为一个原子操作。在操作开始前记录共享内存的状态，操作过程中如果出现异常，可以回滚到初始状态。
- **管道**：
  - 确保读写操作的同步。如果一个进程从管道读取数据，另一个进程向管道写入数据，要保证写入操作完成后，读取操作才开始，反之亦然。可以使用信号或同步原语（如互斥锁）来实现。
  - 例如，使用 `pthread_mutex_t` 来保护管道操作：

pthread_mutex_t pipe_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// 写管道前加锁
pthread_mutex_lock(&pipe_mutex);
write(pipe_fd[1], data, sizeof(data));
pthread_mutex_unlock(&pipe_mutex);
// 读管道前加锁
pthread_mutex_lock(&pipe_mutex);
read(pipe_fd[0], buffer, sizeof(buffer));
pthread_mutex_unlock(&pipe_mutex);

资源正确释放：
- 文件描述符：
  - 在进程终止前，显式关闭所有打开的文件描述符，包括管道、共享内存相关的文件描述符。可以使用 close 函数。
  - 例如，对于管道 pipe_fd：

close(pipe_fd[0]);
close(pipe_fd[1]);

  - 对于共享内存，使用 `shmdt` 解除映射，`shmctl` 删除共享内存段。

// 解除共享内存映射
shmdt(shmaddr);
// 删除共享内存段
shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

- **内存分配**：
  - 使用 `malloc` 等函数分配的内存，在进程终止前要使用 `free` 函数释放。如果是使用 `mmap` 进行内存映射，要使用 `munmap` 解除映射。
  - 例如：

char *ptr = (char *)malloc(100);
// 使用ptr
free(ptr);

- **进程相关资源**：
  - 父进程在等待子进程结束后，正确处理子进程的退出状态，避免产生僵尸进程。通过 `wait` 系列函数等待子进程，并根据返回状态进行相应处理。

通过上述机制，可以在基于C语言的Linux项目中，实现进程组的优雅退出，并保证数据一致性和资源的正确释放。

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面试题：C语言在复杂Linux多进程环境下的优雅退出设计

知识考点

面试题答案

1. 实现进程组优雅退出机制

2. 保证数据一致性和资源正确释放的关键要点与设计思路