Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

В программе alarm.c первая функция, ding, имитирует будильник.

#include

#include

#include

#include

#include

static int alarm_fired = 0;

void ding(int sig) {

alarm_fired = 1;

}

В функции mainвы заставляете дочерний процесс ждать пять секунд перед отправкой сигнала SIGALRMв свой родительский процесс:

int main() {

pid_t pid;

printf("alarm application starting\n");

pid = fork();

switch(pid) {

case -1:

/* Аварийное завершение */

perror("fork failed");

exit(1);

case 0:

/* Дочерний процесс */

sleep(5);

kill(getppid(), SIGALRM);

exit(0);

}

Родительский процесс устроен так, что перехватывает сигнал SIGALRMс помощью вызова signalи затем ждет неизбежности:

/* Если мы оказались здесь, то мы — родительский процесс */

printf("waiting for alarm to go off\n");

(void)signal(SIGALRM, ding);

pause();

if (alarm_fired) printf("Ding!\n");

printf("done\n");

exit(0);

}

Когда вы выполните программу, то увидите, что она делает паузу на пять секунд, в течение которых ждет имитации будильника:

$ ./alarm

alarm application starting

waiting for alarm to go off

<5 second pause>

Ding!

done $

В этой программе вводится новая функция pause, которая просто приостанавливает выполнение программы до появления сигнала. Когда она получит сигнал, выполняется любой установленный обработчик, и выполнение продолжается как обычно. Она объявляется следующим образом:

#include

int pause(void);

Функция возвращает -1 (если следующий полученный сигнал не вызвал завершения программы) с переменной errno, равной EINTR, в случае прерывания сигналом. Лучше для ожидания сигналов применять функцию sigsuspend, которую мы обсудим чуть позже в этой главе.

Как это работает

Программа имитации будильника запускает новый процесс вызовом fork. Этот дочерний процесс ожидает пять секунд и затем посылает сигнал SIGALRMсвоему родителю. Родитель подготавливается к получению сигнала SIGALRMи затем делает паузу до тех пор, пока не будет получен сигнал. Функция printfне вызывается непосредственно в обработчике, вместо этого вы устанавливаете флаг, который проверяете позже.

Применение сигналов и приостановка выполнения — важные составляющие программирования в ОС Linux. Это означает, что программа необязательно должна выполняться все время. Вместо того чтобы долго работать в цикле, проверяя, не произошло ли событие, она может ждать его наступления. Это особенно важно в многопользовательской среде, где процессы совместно используют один процессор, и такой вид деятельного ожидания оказывает большое влияние на производительность системы. Особая проблема, связанная с сигналами, заключается в том, что вы никогда не знаете наверняка, что произойдет, если сигнал появится в середине системного вызова? (Ответ весьма неудовлетворительный: все зависит от ситуации.) Вообще следует беспокоиться только о "медленных" системных вызовах, таких как считывание с терминала, когда системный вызов может вернуться с ошибкой, если сигнал появится во время его пребывания в режиме ожидания. Если вы начнете применять сигналы в своих программах, нужно учитывать, что некоторые системные вызовы могут закончиться аварийно, если сигнал создаст ошибочную ситуацию, которую вы могли не принимать во внимание до того, как добавили обработку сигналов.

Нужно тщательно программировать сигналы, потому что существует ряд "состояний гонок", возникающих в программах, применяющих сигналы. Например, если вы намерены вызвать pause для ожидания сигнала и этот сигнал возникнет до вызова pause, ваша программа может ждать неопределенно долго события, которое не произойдет. Новоиспеченный программист сталкивается с множеством таких состояний гонок, важных проблем синхронизации или согласования времени. Всегда очень внимательно проверяйте программный код, использующий сигналы.

Мы рассмотрели подробно возбуждение и перехват сигналов с помощью signalи родственных функций, поскольку они очень часто применяются в старых UNIX-программах. Тем не менее, стандарты X/Open и спецификации UNIX рекомендуют более современный программный интерфейс для сигналов sigaction, который более надежен.

#include

int sigaction

Структура sigaction, применяемая для определения действий, предпринимаемых при получении сигнала, заданного в аргументе sig, определена в файле signal.h и как минимум включает следующие элементы:

void (*)(int)sa_handler /* функция, SIG_DFL или SIG_IGN */

sigset_t sa_mask /* сигналы, заблокированные для sa_handler */

int sa_flags /* модификаторы действий сигнала */

Функция sigactionзадает действие, связанное с сигналом sig. Если oactне null, sigactionзаписывает предыдущее действие для сигнала в указанное oactместо. Если actравен null, это все, что делает функция sigaction. Если указатель actне null, задается действие для указанного сигнала.

Как и функция signal, sigactionвозвращает 0 в случае успешного выполнения и -1 в случае ошибки. Переменная errnoполучит значение EINVAL, если заданный сигнал некорректен или была предпринята попытка захватить или проигнорировать сигнал, который нельзя захватывать или игнорировать.

В структуре sigaction, на которую указывает аргумент act, sa_handler— это указатель на функцию, вызываемую при получении сигнала sig. Она очень похожа на функцию func, которая, как вы видели раньше, передавалась функции signal. Вы можете применять специальные значения SIG_IGNи SIG_DFLв поле sa_handlerдля обозначения того, что сигнал должен игнорироваться или должно быть восстановлено действие по умолчанию, соответственно.

Поле sa_maskописывает множество сигналов, которые будут добавлены в маску сигналов процесса перед вызовом функции sa_handler. Это множество сигналов, которые блокируются и не должны доставляться процессу. Такое поведение мешает возникновению ситуации, описанной ранее, в которой сигнал был получен до того, как его обработчик дошел до завершения. Применение поля sa_maskможет устранить это состояние гонок.