Олег Цилюрик - QNX/UNIX: Анатомия параллелизма
if (delay(100) != 0)
В данном случае учитываем, что функция delay() возвращает нереализованный остаток «заказанного» ей ожидания, который может быть ненулевым только при прерывании этого ожидания сигналом извне (нулевое значение соответствует «естественному» истечению времени задержки).
Модель надежных сигналов
В более поздней («новой») модели обработки сигналов (называемой еще моделью надежных сигналов) используются не единичные сигналы, а наборы сигналов — тип sigset_t.
ПримечаниеPOSIX требует, чтобы в реализации тип sigset_t определялся таким образом, чтобы он мог «вместить» все определенные в системе сигналы; для QNX это число равно 64. Определение типа sigset_t в QNX, как и большинство фундаментальных для системы определений, находится в заголовочном файле <target_nto.h>:
struct { long bits[2]; }
Понятно, что в этом случае тип sigset_t — это битовая маска, но на практике знание представления этого типа не имеет никакой ценности для программиста, так как все операции над ним выполняются набором специальных операций, так что совершенно обоснованно этот тип можно считать абстрактным.
Для формирования сигнальных наборов определяется набор специальных операций:
• sigemptyset(sigset_t *set) — инициализирует набор set, исключая из него все сигналы;
• sigfillset(sigset_t *set) — инициализирует набор set, включая в него все сигналы;
• sigaddset(sigset_t *set, int signo) — добавляет в инициализированный набор set единичный сигнал signo;
• sigdelset(sigset_t *set, int signo) — удаляет из инициализированного набора set единичный сигнал signo.
В качестве signo в функциях добавления и удаления единичных сигналов используется символическая константа, соответствующая сигналу (такая как SIGINT), либо численное значение сигнала, но в этом случае код становится зависимым от системы. Легко увидеть, что, пользуясь совокупностью этих 4-х операций, можно сформировать любой произвольный набор сигналов. Например:
sigset_t sig;
sigemptyset(&sig);
sigaddset(&sig, SIGPOLL);
sigaddset(&sig, SIGALRM);
Этот фрагмент кода формирует сигнальный набор, состоящий из двух сигналов: SIGPOLL и SIGALRM.
Диспозиция обработки каждого сигнала в этой модели устанавливается функцией:
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);
где signo — номер (имя) сигнала, для которого устанавливается диспозиция;
act — определение нового обработчика сигнала;
oact — структура (если указано не NULL), где будет сохранено описание ранее установленного обработчика (например, для последующего восстановления реакции).
Структура описания обработчика sigaction определена так (мы исключили из определения часть структуры, предназначенную для компилятора Watcom, QNX 4.X):
struct sigaction {
#define sa_handler un._sa_handler
#define sa_sigaction un._sa_sigaction
union {
void (*_sa_handler)(_SIG_ARGS);
void (*_sa_sigaction)(int, siginfo_t*, void*);
} un;
int sa_flags;
sigset_t sa_mask;
};
ПримечаниеЭто определение по форме, но не по содержанию отличается от описания, показанного в POSIX и используемого во многих традиционных UNIX [5] (обратите внимание на изменение порядка следования полей маски и флагов; это может стать преградой для прямой инициализации структуры в стиле C++ из соображений переносимости):
struct sigaction {
/* указатель на функцию обработчика сигнала */
void (*sa_handler)(int);
/* сигналы, блокирующиеся во время обработки */
sigset_t sa_mask;
/* флаги, влияющие на поведение сигнала */
int sa_flags;
/* указатель на функцию обработчика сигнала */
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t*, void*);
};
Определения #define в первых строках описания — это обычная в QNX практика переопределения имен для компиляторов, «не понимающих» анонимных (неименованных) объединений (union). Легко видеть, что даже размеры структур в этих двух определениях (QNX и POSIX) будут отличаться, что подсказывает необходимость соблюдения здесь особой тщательности при использовании.
Первое поле sa_handler определяет обработчик, устанавливаемый для сигнала в традиционной модели. Это может быть:
• SIG_DFL — восстановить обработчик сигнала, принятый по умолчанию (определения SIG_DFL и SIG_IGN см. в предыдущем разделе);
• SIG_IGN — игнорировать данный сигнал;
• адрес функции-обработчика, устанавливаемой как реакция на поступление этого сигнала. Эта функция будет выполняться при поступлении сигнала signo, и в качестве аргумента вызова она получит значение signo (одна функция может выступать как обработчик целой группы сигналов). Управление будет передано этой функции, как только процесс получит сигнал, какой бы участок кода при этом ни выполнялся. После возврата из функции управление будет возвращено в ту точку, в которой выполнение процесса было прорвано.
Второе поле sa_mask демонстрирует первое применение набора сигналов: сигналы, установленные в sa_mask, будут блокироваться на время выполнения обработчика sa_handler (при вызове sa_handler и сам сигнал signo будет неявно добавлен в набор sa_mask, поэтому его можно не указывать явно). Это не значит, что поступившие в это время сигналы будут игнорироваться и теряться, просто их обработка будет отложена до завершения работы обработчика sa_handler.[29]
Поле sa_flags может использоваться для изменения характера реакции на сигнал signo. Возможны следующие значения поля флагов:
• SA_RESETHAND — после выполнения функции обработчика будет восстановлен обработчик по умолчанию (SIG_DFL, что соответствует духу модели «ненадежных сигналов» и позволяет воспроизводить ее поведение);
• SA_NOCLDSTOP — используется только для сигнала SIGCHLD; флаг указывает системе не генерировать для родительского процесса SIGCHLD от порожденных процессов, которые завершаются посредством SIGSTOP.
• SA_SIGINFO — при этом будет использована обработка сигналов на базе очереди сигналов (модель сигналов реального времени). По умолчанию используется простая обработка: результат воздействия нескольких сигналов определяется последним поступившим. В случае установки этого флага будет использована расширенная форма обработчика sa_sigaction (при этом поле sa_handler не будет использоваться)[30]. Обработчику будет передаваться дополнительная информация о сигнале — структура siginfo_t (его номер, PID пославшего сигнал процесса, действующий идентификатор пользователя этого процесса). Эта весьма объемная структура будет очень кратко рассмотрена ниже.[31] Ее описание вынесено в отдельный заголовочный файл <sys/siginfo.h> и может быть изучено там.
Приведем несколько небольших и самых простых примеров использования модели надежных сигналов.
Модель надежных сигналов1. Перехватчик сигнала SIGINT (реакция на пользовательский ввод [Ctrl+C])[32] (файл s8.cc):
void catchint(int signo) {
cout << "SIGINT: signo = " << signo << endl;
}
int main() {
static struct sigaction act = { &catchint, 0, (sigset_t)0 };
// запрещаем любые сигналы на время обработки SIGINT:
sigfillset(&(act.sa_mask));
// до этого вызова реакцией на Ctrl+C будет завершение задачи:
sigaction(SIGINT, &act, NULL);
for (int i = 0; i < 20; i++)
sleep(1), cout << "Cycle # " << i << endl;
}
Результатом нормального (без вмешательства оператора) выполнения приложения будет последовательность из 20 циклов секундных ожиданий, но если в процессе этих ожиданий пользователь пытается прервать работу процесса по [Ctrl+C], то он получит вывод, подобный следующему:
...
Cycle # 10
... здесь пользователь пытается прервать программу
SIGINT: signo = 2
Cycle # 11
...
2. Запрет прерывания выполнения программы с терминала. Для этого достаточно заменить строку инициализации структуры sigaction на:
static struct sigaction act = { SIG_IGN, 0, (sigset_t)0 };
Можно проигнорировать сразу несколько сигналов (прерывающих выполнение программы с клавиатуры):
sigaction(SIGINT, &act, NULL );
sigaction(SIGQUIT, &act, NULL);
Далее остановимся еще на одном вызове API-сигналов, который широко используется в этой и последующих моделях обработки (сигналы реального времени, реакция в потоках):
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
