面试题：C语言中Linux多线程信号处理基础

Question

在Linux C语言多线程编程中，简述如何在一个线程中安全地注册一个信号处理函数，并且说明信号处理函数在多线程环境下可能会遇到哪些常见问题？

Answer 1

如何在一个线程中安全地注册一个信号处理函数

1. 使用pthread_sigmask函数：在注册信号处理函数之前，使用pthread_sigmask函数阻塞要处理的信号，以防止信号在注册过程中被意外处理。

sigset_t set;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set, SIGTERM);
pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

2. 使用sigaction函数注册信号处理函数：通过sigaction函数注册信号处理函数，并且在sa_flags中设置SA_SIGINFO等合适的标志，以便在信号处理函数中获取更多信息。

struct sigaction sa;
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
sa.sa_sigaction = my_signal_handler;
sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);

3. 使用pthread_sigmask函数解除信号阻塞：在完成信号处理函数注册后，使用pthread_sigmask函数解除对该信号的阻塞，使得信号可以被正确处理。

pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);

信号处理函数在多线程环境下可能会遇到的常见问题

1. 线程安全问题：信号处理函数可能会访问共享资源，而多个线程也可能同时访问这些资源，这就可能导致数据竞争和不一致问题。例如，如果信号处理函数和其他线程同时修改同一个全局变量，可能会导致数据损坏。
2. 异步信号安全函数限制：信号处理函数中只能调用异步信号安全的函数。许多标准库函数并不是异步信号安全的，例如malloc、printf等，如果在信号处理函数中调用这些函数，可能会导致程序崩溃或未定义行为。
3. 信号处理上下文切换：信号处理函数的执行会打断正常的线程执行流程，可能会导致一些临界区没有正确处理，从而影响程序的正确性。例如，一个线程正在执行一个关键操作，此时信号处理函数被调用，可能会干扰该操作的完整性。
4. 信号的传递和处理一致性：在多线程环境中，需要确保信号能够准确地传递到期望的线程进行处理，否则可能会出现信号处理不当的情况。例如，某个信号应该由特定的工作线程处理，但却被其他线程截获并处理，这可能会导致逻辑错误。