12.4. Написание обработчиков сигналов

12.4. Написание обработчиков сигналов

Хотя обработчик сигнала выглядит подобно обычной функции С, он не вызывается так, как она. Вместо того чтобы быть частью нормальной последовательности вызовов программы, обработчик вызывается ядром. Ключевое различие между этими двумя вещами заключается в том, что обработчик может быть вызван почти в любое время, даже во время выполнения отдельного оператора С! Есть только несколько ограничений того, когда система может вызвать обработчик сигнала, на который вы полагаетесь.

1. Семантика некоторых сигналов ограничивает, когда они могут быть посланы. Так, например, SIGCHLD обычно посылается программам, у которых нет дочерних процессов[65]. Большинство сигналов, подобных SIGHUP, посылаются в непредсказуемые моменты.

2. Если процесс находится в процессе обработки некоторого сигнала, то обработчик сигнала не вызывается повторно для обработки того же сигнала, если только не была задана опция SA_NODEFER. Процесс также может блокировать дополнительные сигналы, если сигнал, который обрабатывается, указан в члене sa_mask структуры struct sigaction.

3. Процесс может блокировать сигналы, когда выполняется часть кода, используя sigprocmask(). Ранее в этой главе был дан пример использования этого средства для обеспечения атомарного обновления структур данных.

Поскольку обработчики сигналов могут быть запущены почти в любое время, важно писать их так, чтобы они не делали никаких негарантированных предположений относительно остальной части программы, и чтобы они сами не изменяли ничего таким образом, что это могло бы запутать остальную программу, когда она возобновит выполнение.

Одним из наиболее важных моментов, за которым нужно следить, является модификация глобальных данных. Если только не делать этого аккуратно, возможно получение ситуации состязаний. Простейший способ обеспечить безопасность обновления глобальных данных — просто избегать его. Второй, и лучший, способ — это блокировка всех обработчиков сигналов, которые модифицируют определенные структуры данных, всякий раз, когда остальная часть кода модифицирует их, с тем, чтобы обеспечить одновременное манипулирование этими данными только одним сегментом кода одновременно.

Хотя обработчик сигнала может читать структуры данных, когда его прерывает другой читатель этих данных, все прочие комбинации являются небезопасными. Более безопасно обработчику сигнала модифицировать структуры данных, которые читает остальная часть программы, чем наоборот — обработчику сигналов читать структуры данных, которые остальная часть программы выполняет запись. Некоторые специализированные структуры данных спроектированы так, чтобы позволить параллельный доступ, но их описание выходит за круг тем, рассматриваемых в настоящей книге.

Если вам требуется доступ к глобальным данным из обработчика сигналов (что и делает большинство обработчиков), оставляйте структуры данных простыми. Хотя достаточно просто безопасно модифицировать отдельный элемент данных, такой как int, более сложные структуры обычно требуют блокировки сигналов. Любые глобальные переменные, которые могут быть модифицированы обработчиками сигналов, должны быть объявлены с ключевым словом volatile. Это сообщает компилятору, что переменная может быть изменена вне нормального потока программы, и он не должен пытаться оптимизировать доступ к этой переменной.

Другая вещь, с которой нужно соблюдать осторожность в обработчиках сигналов — это вызов других функций, потому что они тоже могут изменять глобальные данные! Библиотека С stdio пытается облегчить это и не допускает вызовов своих функций из обработчиков сигналов. В табл. 12.2 перечислены функции, которые гарантированно являются безопасными для вызова из обработчиков сигналов[66]; вызовов всех прочих функций следует избегать.

Таблица 12.2. Реентерабельные функции