Основы программирования в Linux

$ <b>./alarm</b>
alarm application starting
waiting for alarm to go off
&lt;5 second pause&gt;
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:
<b>#include &lt;unistd.h&gt;</b>
<b>int pause(void);</b>
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 
SIGALRM
 своему родителю. Родитель подготавливается к получению сигнала 
SIGALRM
 и затем делает паузу до тех пор, пока не будет получен сигнал. Функция 
printf
 не 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.
Надежный интерфейс сигналов
Мы рассмотрели подробно возбуждение и перехват сигналов с помощью 
signal
 и 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.
 
<b>#include &lt;signal.h&gt;</b>
<b>int sigaction&lt;int sig, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);</b>
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 
sigaction
 задает действие, связанное с сигналом 
sig
. Если 
oact
 не 
null
, 
sigaction
 записывает предыдущее действие для сигнала в указанное 
oact
 место. Если 
act
 равен 
null
, это все, что делает функция 
sigaction
. Если указатель 
act
 не 
null
, задается действие для указанного сигнала.
Как и функция 
signal
, 
sigaction
 возвращает 0 в случае успешного выполнения и -1 в случае ошибки. Переменная 
errno
 получит 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_IGN
 и 
SIG_DFL
 в поле 
sa_handler
 для обозначения того, что сигнал должен игнорироваться или должно быть восстановлено действие по умолчанию, соответственно.
Поле 
sa_mask
 описывает 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_mask
 может устранить это состояние гонок.
Однако сигналы, захватываемые обработчиками, заданными в структуре 
sigaction
, по умолчанию не восстанавливаются, и нужно задать в поле 
sa_flags
 значение 
SA_RESETHAND
, если хотите добиться поведения, виденного вами раньше при обсуждении функции 
signal
. Прежде чем обсуждать подробнее 
sigaction
, давайте перепишем программу ctrlc.c, применяя 
sigaction
 вместо функции 
signal
 (упражнение 11.9).