面试题：C语言信号捕获中的竞态条件处理

可能出现的竞态条件分析

资源竞争：主线程和信号处理函数都对文件进行操作，可能导致文件读写冲突。例如，主线程正在写入文件，此时SIGTERM信号到达，信号处理函数开始写入文件，可能会破坏主线程正在写入的数据结构或导致数据混乱。
重入问题：如果信号处理函数中调用了不可重入函数（如标准I/O函数，它们通常使用全局状态），而主线程也在调用这些函数，可能会导致数据不一致。

避免竞态条件的方法

使用信号掩码：在主线程执行关键文件操作时，屏蔽SIGTERM信号，操作完成后再恢复信号处理。
使用线程安全的函数：尽量使用可重入函数进行文件操作，如open、read、write等系统调用函数，而避免使用标准I/O库中不可重入的函数如fprintf等。

代码示例

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

// 全局变量，记录信号是否被捕获
volatile sig_atomic_t sig_caught = 0;

// SIGTERM信号处理函数
void sigterm_handler(int signum) {
    sig_caught = 1;
}

int main() {
    // 设置SIGTERM信号的处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = sigterm_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);

    int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    // 主线程文件操作
    const char *message = "Hello, world!\n";
    while (1) {
        // 屏蔽SIGTERM信号
        sigset_t block_mask;
        sigemptyset(&block_mask);
        sigaddset(&block_mask, SIGTERM);
        sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_mask, NULL);

        // 进行文件写入操作
        ssize_t bytes_written = write(fd, message, strlen(message));
        if (bytes_written == -1) {
            perror("write");
        }

        // 恢复SIGTERM信号处理
        sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &block_mask, NULL);

        // 检查是否捕获到SIGTERM信号
        if (sig_caught) {
            break;
        }

        // 模拟其他工作
        sleep(1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

在上述代码中：

信号处理函数：sigterm_handler只是简单设置一个标志sig_caught，不进行文件操作，避免了直接的资源竞争。
主线程：在进行文件写入操作前，屏蔽SIGTERM信号，操作完成后恢复信号处理，防止信号处理函数打断文件操作。同时，使用系统调用write而不是标准I/O函数，以保证可重入性。

面试题：C语言信号捕获中的竞态条件处理

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