信號的捕捉
在信號的相關概念中曾提到如果一個信號沒有被Block，但被Pending，但不會立即遞達，而是在合適的時候，這裏的合適的時候是指：當進程從內核態返回用戶態時，會對信息進行檢測處理。
正如下圖所示，是系統在對信號進行捕捉時經歷的過程：
可以簡化爲：
首先先來介紹一下什麼是信號捕捉：
如果信號的處理動作是用戶自定義函數，在信號遞達時就調用這個函數，這稱爲信號捕捉那麼內核是如何實現信號捕捉的呢？？
由於信號處理函數的代碼是在用戶空間的，處理過程比較複雜，舉例如下：用戶程序註冊了SIGQUIT信號的處理函數sighandler。當前正在執行main函數，這是發生中斷或異常切換到內核態。在中斷處理完畢後要返回用戶態的main函數之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。內核決定返回用戶態後不是恢復main函數的上下文繼續執行，而是執行sighandler函數，sighandler和main函數使用不同的堆棧空間，他們之間不存在調用和被調用的關係，是兩個獨立的控制流程。sighandler函數返回後自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核態。如果沒有新的信號要遞達，這次再返回用戶態就是恢復main函數的上下文繼續執行了。sigaction函數
頭文件：#include<signal.h>
函數原型：int sigaction(int signo,const struct sigaction *act,struct sigaction *oact);
函數功能：可以讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作。
返回值：調用成功返回0，出錯返回-1。
參數：signo是指定信號的編號。若act指針非空，則根據act修改該信號的處理動作。若oact指針非空，則通過oact傳出該信號原來的處理動作。act和oact指向sigaction結構體struct sigaction結構體
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
//老類型的信號函數處理指針
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);//新類型的信號函數處理指針
sigset_t sa_mask;//將要被阻塞的信號集合
int sa_flags;//信號處理方式掩碼
void (*sa_restorer)(void);//保留，不要使用
};sa_restorer：該元素是過時的，不應該使用，POSIX.1標準將不指定該元素。(棄用)
sa_sigaction：當sa_flags被指定爲SA_SIGINFO標誌時，使用該信號處理程序。(很少使用)
重點掌握：
① sa_handler：指定信號捕捉後的處理函數名(即註冊函數)，用於指向原型爲void handler(int)的信號處理函數地址。也可賦值爲SIG_IGN表忽略 或 SIG_DFL表執行默認動作
② sa_mask: 調用信號處理函數時，所要屏蔽的信號集合(信號屏蔽字)。注意：僅在處理函數被調用期間屏蔽生效，是臨時性設置。
③ sa_flags：通常設置爲0，表使用默認屬性。
- pause函數
頭文件：#include<unsitd.h>
函數原型：int pause(void);
函數功能：使調用進程掛起直到有信號遞達如果信號的處理動作是終止進程，則進程終止，pause函數沒有機會返回；如果信號的處理動作默認是忽略，則進程繼續處於掛起狀態，pause不返回；如果信號的處理動作是捕捉，則調用了信號處理函數後pause返回-1，errno設置爲EINTR(被信號中斷),所以pause只有出錯的返回值
什麼叫把進程(PCB)掛起??
把進程狀態設置爲T狀態，把進程放到等待隊列裏
掛起不能被調度，只有R狀態才能被調度
下面我們用alarm和pause實現mysleep函數
思想：
1.首先main函數調用mysleep函數，後者調用sigaction註冊了SIGALAM信號的處理函數sig_alrm
2.調用alarm(n)設定鬧鐘
3.調用pause等待，內核切換到別的進程運行
4.n秒後，鬧鐘超時，內核發送SIGALRM信號給該進程
5.從內核態返回用戶態之前處理未決信號，發現有SIGALRM信號，處理函數是sig_alrm
6.切換到用戶態執行sig_alrm函數，進入sig_alrm函數時SIGALRM信號被自動屏蔽，從sig_alrm函數返回時SIGALRM信號自動解除屏蔽。然後自動執行系統調用sigreturn再次進入內核，再返回用戶態繼續執行進程的主控制流程
7.pause函數返回-1，然後調用alarm(0)取消鬧鐘，調用sigaction恢復SIGALRM信號以前的處理動作代碼實現如下
#include <stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
void sig_alarm(int signo)
{
(void)signo;
}
unsigned int mysleep(unsigned int n)
{
struct sigaction New,Old;
unsigned int unslept = 0;
New.sa_handler = sig_alarm;
sigemptyset(&New.sa_mask);
New.sa_flags = 0;
sigaction(SIGALRM,&New,&Old);//註冊信號處理函數
alarm(n);//設置鬧鐘
pause();
unslept = alarm(0);//清空鬧鐘
sigaction(SIGALRM,&Old,NULL);//恢復默認信號處理動作
return unslept;
}
int main()
{
while(1)
{
mysleep(3);
printf("hello world!\n");
}
return 0;
}- 運行結果如圖：
但是系統運行的時序並不像我們寫程序時所設想的那樣。雖然alarm(n)緊接進行pause()，但是無法保證pause()一定會在調用alarm(n)之後的n秒之內被調用。由於異步事件在任何時候都有可能發生，如果我們寫程序時考慮不周全，就可能由於時序問題而導致錯誤，這叫做競態條件。
解決以上問題的方法就是將“解除信號屏蔽”和“掛起等待信號”這兩步合併成一個原子操作，這是就要使用sigsuspend函數了。
sigsuspend函數
頭文件：#include<signal.h>
函數原型：int sigsuspend(const sigset_t *sigmask)
函數功能：解除對信號的屏蔽並掛起可重入函數：
首先解釋一下什麼是重入：
當一個函數被不同的執行流程控制，有可能在第一次調用還沒返回時就再次進入此函數，就稱爲重入
- 那什麼樣的函數是可重入的呢？？
如果一個函數只訪問自己的局部變量或參數，數據和狀態不會被破壞，則稱爲可重入函數。反知，如果一個函數訪問全局鏈表，有可能因爲重入而發生錯亂，不能保證函數的行爲一致和結果相同，像這樣的函數就是不可重入的
可重入和線程安全是兩個不同的概念：可重入函數一定是線程安全的；線程安全的函數可能是重入的，也可能是不重入的；線程不安全的函數一定是不可重入的
爲什麼兩個不同的控制流程調用同一個函數,訪問它的同一個局部變量或參數就不會造成錯亂?
在線程之中，線程雖然強調資源共享，但是他們的棧卻是獨有的，所以訪問它的同一個局部變量或參數就不會造成錯亂。
如果一個函數滿足一下條件之一就是不可重入的：
1.調用了malloc或free，因爲malloc也是用全局鏈表來管理堆的
2.調用了標準I/O庫函數，標準I/O庫的實現都以不可重入的方式使用全局數據結構
3.進行了浮點運算，許多處理器/編譯器，浮點運算都是不可重入的