信号可重入线程安全

chmxu

之所以把这几个概念放一起，是因为它们组合在一起容易出现一些莫名其妙的错误,而且一旦出现，还很难被发现。更糟糕的是它们的出现需要一定的时间，并不是非常容易重现的，而且需要了解的比较多才能更好的理解它们发生的原因。
这里要用例子阐述一下。
信号的是UNIX系统上是最原始的进程间通信方式之一(参考>以及>),信号本身不能携带任何的数据，只能通知别的进程表示某个事件,比如Ctrl-C通常只表示"我想中断你的执行"。
进程可以捕获除了,SIGSTOP,SIGKILL之外的任何信号，比如"当有人想中断我的执行请让我关闭我的文件".这两个信号保证进程在出问题的时候是可以控制的(不然它就是不退出，咋办?),如果信号被捕获，那么执行的那个地方就被暂时中断了，直到信号处理函数返回，才接着刚才被中断的地方执行;
可重入的概念就是一段代码可以被中断执行，然后又有一个新的执行流在执行它。可重入函数不能拥有公共资源。
信号可以由进程发送，也可以由内核发送,但是这里和是谁发送的无关，所以给的例子如下:
               
               
               
#include stdio.h>
#include signal.h>
#include unistd.h>
#include sys/time.h>
void gotsig(int n)
{
    printf("haha");
}
int main()
{
    struct itimerval value;
        struct sigaction sact;
    sigemptyset( &sact.sa_mask );
    sact.sa_flags = 0;
    sact.sa_handler = gotsig;
    sigaction(SIGALRM,&sact,NULL);
    value.it_interval.tv_sec = 0;
    value.it_interval.tv_usec = 100000;
    value.it_value.tv_sec = 0;
    value.it_value.tv_usec = 1000;
    setitimer(ITIMER_REAL, &value,NULL);
    while(1) {
        /* other code here */
        printf("HA~");
    }
}
这个代码的意思就是每一毫秒发送给自己一次SIGALRM信号，然后一直打印
这个代码有什么问题,咋一看，看不出来有什么问题吧（如果你一眼就看出问题来，那么不要再往下阅读了^^）
答案是，很可能会死锁,死锁有几个必要条件，我要得到资源a的时候被阻塞，而能释放a的那个家伙又在等待我已经拥有的资源。
那么这里资源在哪呢,在printf的锁里，是什么东西，我咋不知道呢??
众所周知，操作系统支持多线程，而且标准IO是有缓冲的，显然stdout是全局资源(文件是属于进程的资源，是所有线程共享的,就像地址空间一样). 那么多线程printf的时候会发生什么？很显然，缓冲区的概念（消费者和生产者的故事应该知道）出来了，必须得有锁，否则缓冲区可能会出问题的（一个打印aaa,一个打印bbb，最后有可能打印aabbba）
这样的锁如果有，就表明printf是线程安全的,否则就不是线程安全的!
显然如果标准库的printf一族如果不是线程安全的，那么线程中就得自己加锁了，多麻烦的事情（虽然C标准没有线程的概念，但是我的标准库是线程安全的);
这样printf的行为大概为
int printf(const char *fmt,...)
{
    /**/
    加锁
tag1:
    操作缓冲，如果必要write(1,buf,size);
    释放锁
    /**/
}
这个锁肯定是所有线程可见的，这个函数不可重入，在信号处理中调用的时候，被中断的地方可能正是加锁和解锁之间的位置，这样信号处理中的printf进行同样的加锁解锁过程，因为那时候它已经拥有了锁（在被打断的时候），再去要锁，那么肯定得不到，信号处理中的printf永远阻塞在那锁的获取代码上，永远不会返回，信号处理函数也就永远不会返回,显然死锁了
strace ./a.out 会发现阻塞在futex上，这个系统调用正是我的系统上锁的实现所使用的(pthread_mutex_lock)
目前的死锁还只是这个线程，当别的线程调用printf时，也死锁了
总结一下
信号处理中不能调用不可重入函数,带有锁的函数是不可重入的
printf是线程安全的，同理，malloc也是，只是malloc操作地址空间，printf操作文件而已，都是全局资源，都有锁的
这只是个我遇到的情况，详细可以参考apue


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