【Linux】进程信号篇Ⅲ：可重入函数、volatile关键字、SIGCHLD信号

信号Ⅲ

• [🔗 接上篇](#🔗 接上篇)
• 七、可重入函数
• [八、volatile 关键字](#八、volatile 关键字)
• [九、SIGCHLD 信号](#九、SIGCHLD 信号)

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🔗 接上篇

👉🔗进程信号篇Ⅰ：信号的产生（signal、kill、raise、abort、alarm）、信号的保存（core dump）

👉🔗进程信号篇Ⅱ：信号的阻塞及保存（sigset_t, sigprocmask, sigpending）、信号的处理、信号的捕捉（sigaction）

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七、可重入函数

不同的执行流中，同一个函数被重复进入。

有的函数，在功能上，重新进入后会产生我们不想看到的结果，这样的函数叫 不可重入函数。

对于没有重入问题的函数，我们叫做 可重入函数（Reentrant）

例如：insert 函数被不同的控制流程调用，有可能在第一次调用还没返回时就再次进入该函数，这称为重入。
insert 函数访问一个全局链表，有可能因为重入而造成错乱。

两个不同的控制流程 调用同一个函数 访问它的 **同一个局部变量或参数**，就是可重入的。

如果一个函数符合以下条件之一则是不可重入的:

• 调用了 malloc 或 free，因为 malloc 也是用全局链表来管理堆的。

• 调用了标准 I/O 库函数。标准 I/O 库的很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。

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八、volatile 关键字

volatile 这个关键字，可以声明，让编译器每次都去内存中读取数据，可以保证内存的可见性。

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

/*volatile*/ int quit = 0;	// 保证内存可见性

void handler(int signo)
{
	printf("change quit from 0 to 1\n");
	quit = 1;
	printf("quit: %d\n", quit);
}

int main()
{
	signal(2, handler);
	
	while(!quit); // 这里不携带代码块，故意让编译器认为在 main 中，quit 只做检测作用
	
	printf("main quit 正常\n");
	
	return 0;
}

在一些编译版本下，如此叫 while 不挟带代码块，可以让编译器对 只用作检测的 quit 做优化。原本每次都要从内存中 load 进 cpu 的寄存器中再进行判断计算，优化后，编译器认为 quit 只是检测用的，便直接把 quit 的值 load 进寄存器后每次直接从寄存器中读取数据。这种优化就导致了内存不可见。

对上述代码 quit 进行 volatile 声明，就表示，要求编译器每次都要从内存里去重新读取数据。不让直接使用寄存器中的数据，保证内存数据可见。

九、SIGCHLD 信号

进程一章讲过用 wait 和 waitpid 函数清理僵尸进程，父进程可以阻塞等待子进程结束，也可以非阻塞地查询是否有子进程结束等待清理（也就是轮询的方式）。

采用第一种方式，父进程阻塞了就不能处理自己的工作了；采用第二种方式，父进程在处理自己的工作的同时还要记得时不时地轮询一下，程序实现复杂。

其实，子进程在终止时会给父进程发 SIGCHLD 信号，该信号的默认处理动作是 忽略，父进程可以自定义 SIGCHLD 信号的处理函数,这样父进程只需专心处理自己的工作，不必关心子进程了，子进程终止时会通知父进程，父进程在信号处理函数中调用 waitpid 清理子进程即可。

🌰代码举例：父进程 fork 出子进程，子进程调用 exit(1) 终止，父进程自定义 SIGCHLD 信号的处理函数，在其中调用 wait 获得子进程的退出状态并打印。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t id;

void waitprocess(int signo)
{
	printf("我：%d ，捕捉到一个信号：%d\n",getpid(),signo);
	sleep(5);	// 这期间，子进程将处于 僵尸状态

	// 实现：只将部分退出的回收，没有退出需求的不处理
	while(1)
	{											// 如果 WNOHANG 位置填 0，会导致，遇到没有退出的子进程时，就 hang 住了，没法往下继续运行
												// WNOHANG 意在，有的话给退出，没有的话就返回
		pid_t res = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);	// -1 代表回收任意一个子进程
		if(res > 0)
		{
			printf("wait success,res: %d, id: %d\n", res, id);
		}
		else break;	// 如果没有子进程了就 break
	}
	
	printf("handler done...\n");
}

int main()
{
	signal(SIGCHLD, waitprocess);
	
	int i = 1;
	for(; i <= 10; i++)
	{
		id = fork();
		if(id == 0)
		{
			int count = 5;
			while(count)
			{
				printf("我是子进程，我的 pid：%d，ppid：%d\n", getpid(), getppid());
				sleep(1);
				count--;
			}
			exit(1);
		}
	}

	while(1)
	{
		sleep(1);
	}

	return 0;
}

如果父进程没啥事要干，可以在下面 waitpid
如果父进程很忙，而且不退出，可以选择信号的方式

事实上，由于 UNIX 的历史原因，要想不产生僵尸进程还有另外一种办法：父进程调用 sigaction 将 SIGCHLD 的处理动作置为 SIG_IGN，这样 fork 出来的子进程在终止时会自动清理掉，不会产生僵尸进程，也不会通知父进程。

系统默认的忽略动作和用户用 sigaction 函数自定义的忽略通常是没有区别的，但 这是一个特例。此方法对于 Linux 可用，但不保证在其它 UNIX 系统上都可用。

🌰总之，上面的代码可以改写成这样：

int main()
{
	//signal(SIGCHLD, waitprocess);
	
	sigaction(SIGCHLD, SIG_IGN);
	
	int i = 1;
	for(; i <= 10; i++)
	{
		id = fork();
		if(id == 0)
		{
			int count = 5;
			while(count)
			{
				printf("我是子进程，我的 pid：%d，ppid：%d\n", getpid(), getppid());
				sleep(1);
				count--;
			}
			exit(1);
		}
	}

	while(1)
	{
		sleep(1);
	}

	return 0;
}

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