【Linux】信号（2）如何阻塞、处理信号_linux sigpromask

 阻塞信号：    

        sigset_t 是一个在栈上定义的一个用户级变量，而这些数据添加并不会影响进程，因为 sigset_t 并没有设置进 PCB 内，所以我们必须经过系统调用设置进 OS，才能够影响进程、pending 等。

这里我们需要了解的函数是：

sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t* oset);
// 该函数的作用是读取或更改信号屏蔽字
// 第一个参数是选择哪种方式
// 第二个参数是设置哪个信号
// 第三个参数是一种输出型参数，不需要可以置为NULL

        oset 是可以看作 old set，我们调用函数会对信号屏蔽字进行修改，返回老的信号屏蔽字，万一哪一天想设置回来可以记得。

how 有三种方式：

        1、SIG_BLOCK：添加信号屏蔽字，mask = mask | set；

        2、SIG_UNBLOCK：接触信号阻塞，mask = mask & ~set；

        3、SIG_SETMASK：覆盖信号，mask = set；

int sigpending(sigset_t *set)
// 获取当前 pending 有哪些信号，是输出型参数；
 
sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL)
// 恢复曾经的信号屏蔽字

 他的底层原理：

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, const struct sigaction *oldact)
// 和sigprocmask一样含义，但是这里的act是个结构体
 
// 我们重要关注act里的三个成员
act{
    sa_flags; // 0
    sa_mask; // sigemptyset(&act.sa_mask) 置空
    sa_handler // = handler
}

        这里的用法与 sigprocmask 大致相同，所以用 后者即可。

处理信号：

        之前我们说过，信号在接收时不会立即处理，会到“合适”的时候处理，那是什么时候呢？当内核态切换到用户态时，会处理对应的信号。

        什么是用户态：就算执行用户自己的代码，所在的权限是普通权限，叫做用户态；什么是内核态：当发生系统调用时，调用的是内核虚拟地址空间中的代码，必须是内核级别的权限，也就是 OS 通常执行代码的状态的内核态。

        每个进程都有一个用户自定义的用户级页表，在内存中占3个G，还有一个全局的内核页表，在内存中占1个G，也就是我们常看的内存发布图区分的内存。所有的进程都看到的是同一份页表，也就是 OS 的代码和数据，所以进程无论如何切换，都能看到操作系统，但不一定都能访问。

        用户态和内核态相比，内核态权限高，用户态用来执行普通用户的代码，是一种受监管的普通状态。

        什么时候发生切换？当发生系统调用、时间片到了导致进程切换、异常中断、陷阱时就会发生状态切换，反之，当内核态处理完毕时就会返回用户态。

        我们可以看一个概图，分别是自定义和默认情况下，状态的切换顺序：

        问：自定义捕捉时，当前是内核态，可以直接访问用户态上的代码吗？

        答：理论上是可以，但是我们绝不能这样做，因为万一有非法代码放在自定义中，会发生越界问题，比如删了一些本来没有权限删除的数据等等。在 OS 层面上看，OS 不信任任何用户，因为不保证是否是非法代码，但理论上可以这样操作，现实不允许，也就是只能想想。所以得先回到用户态执行，再回到内核态，再回用户态。

可重入函数：

        两种或以上执行流都进入函数当中，叫做重入函数。一个执行流执行函数期间，被中断时处理信号，导致另一个执行流也进入了该函数，叫做该函数可被重入。一个函数被多个执行流进入，如果该函数发生错误，这种现象叫不可重入函数，反之，没事则是可重入函数。

        我们之前调用的函数，STL接口等，是否是可重入的呢？基本全部都是“不可重入函数”，避免内部混乱，malloc / free，I/O 函数都是不可重入的。

volatile 关键字：

        volatile 关键字的含义是保持内存可见性。

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
 
int g_flag = 0;
 
void handler(int signo)
{
    printf("change flag\n");
    g_flag = 1;
}
 
int main()
{
    signal(SIGINT, handler);
    
    while (!g_flag){
    }
    printf("end\n");
 
    return 0;
}

        当 main 函数中的 while(!flag)，flag 是一个全局变量，在多执行流中可能存在对 flag 的修改，但是在编译器优化级别较高时，main 在循环当中，检测到并没有对 flag 进行修改，所以回直接把 flag 放到 CPU 的寄存器中，每次循环都检测寄存器上的 flag，而其他执行流下修改 flag 所在内存上修改的，寄存器上没有修改，所以一直会死循环。

        那需要怎么做到优化呢？需要用到 -O3

mytest:test.c
    gcc -O3 -o $@ $^
 
.PHONY:clean
clean:
    rm -f mytest

        那该怎么解决优化的问题？可以给变量前面加上 volatile 关键字修饰。编译器会理解成编译时不要把变量优化到寄存器中，不能够直接进寄存器的检测，要从内存读到寄存器中再检测，保持了内存的可见性。