Linux学习记录——이십삼 进程信号（2）

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1、可重入函数

两个执行流都执行一个函数时，这个函数就被重入了。比如同一个函数insert，在main中执行时，这个进程时间片到了，嵌入了内核，然后再执行另一个函数，这个函数里也调用了insert，当它执行完代码后，又回到main，继续刚才的位置，这就相当于insert被重复进入了，会导致一些问题。这也就说明insert是不可重入函数，如果重入后没有问题，那就是可重入函数。可重入是函数的一个特性。

如果一个函数内部使用了全局性的数据结构，那么这个函数通常是不可重入的；比如malloc，标准IO库的大多数函数都是不可重入含糊。如果一个函数里只有一些局部变量，那就可以重入

2、volatile关键字

#include <stdio.h>
#include <signal.h>int quit = 0;void handler(int signo)
{printf("change quit from 0 to 1\n");quit = 1;
}int main()
{signal(2, handler);while(!quit);//这里故意没有携带while的代码块，故意让编译器认为在main中，quit只会被检测printf("man quit 正常\n");return 0;
}

像这样的代码，可以发现如果如果不执行handler，while那里就会死循环，而执行handler后，while就结束，就打印正常的语句。

但是实际上gcc编译的时候是有一些编译级别的，它就做优化。

mysignal:mysignal.cgcc -o mysignal mysignal.cc -O2
.PHONY:clean
clean:rm -f mysignal

每个编译器做的优化不一样，分别试试O1 O2 O3 O0等这些选项，运行起来后当我们发送2号信号，也就是Ctrl + C，如果能退出，打印man quit正常，那就说明你的编译器优化级别是当前设置的这个级别。

这怎么优化得？这样一份简单的代码为什么要做优化呀？如果按Ctrl + C没有退出的时候，一直按，一直会打印change quit from 0 to 1，但quit貌似没有变成1，要不然就退出了。所以现在有很多问题，慢慢来。

CPU的运算有两种，算术运算和逻辑运算，这两个顾名思义。所有的运算都要在CPU里，那么到了while循环这里，存在物理内存的quit全局变量要load到CPU的寄存器，交给CPU去做逻辑判断，把结果告知while，CPU里还有PC指针指向这个程序的代码和数据，如果while条件成立，那就继续执行while的代码，如果不成立，PC指针就指向下一行代码，也就是printf那里。

改了信号处理动作后，收到信号，quit就变成1了，然后再次load到内存，再判断，就会退出了。

对于这个代码，编译器对它的优化在于，main函数块里只是判断quit，每一次while判断，判断完后又回到代码，然后再次将quit放到寄存器中，再去判断，所以编译器就在编译代码时把quit放进寄存器后就只在寄存器判断，不再回到内存中再次load了。这也就是编译器对它的优化，以后只需要看寄存器中的数据就好了。所以quit即使在内存中被改变了，寄存器也看不到。

所以编译器优化不一定好，CPU只看到寄存器的数据而看不到内存的，这就是内存位置不可见。那么为了让CPU每一次都从内存中读取数据，不用寄存器的数据，就得用volatile关键字。

volatile int quit = 0;

这个关键字的作用就是保证内存可见性。

3、如何理解编译器的优化

编译器的本质是在代码上动手脚。

CPU其实很笨，用户给什么就执行什么代码。相反操作系统才是很聪明的。

刚才的代码中，如果没优化，代码在转为汇编代码前，先把内存的某个数据先放到寄存器中，再放到另一个寄存器中，然后逻辑反一下，再检测后面放的那个寄存器中的数据即可，条件满足就跳转到循环，继续检测，如果不满足就运行后面的代码；如果优化了，那么循环就从逻辑反开始，而不是load内存数据开始，所以重复循环，它只能看到最一开始的那个数据，即使后面数据改了，也看不到了，因为会发现在循环中不需要改数据，改数据是在内存中改的，所以就直接这样优化了。

4、SIGCHLD信号

在之前，我们知道父进程会阻塞式等待或者非阻塞式轮询来得知子进程退出，这两个方法都需要父进程主动检测，这是因为子进程退出了，父进程不知道。但是这可不是因为子进程只管自己，什么也不说地退出了。

子进程会在结束进程后给父进程发送SIGCHLD信号，只不过父进程默认忽略这个信号。

waitpid的第一个参数也可以这样写。

测试代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <uhistd.h>
#include <signal.h>
pid_t id;void handler(int signo)
{sleep(5);printf("捕捉到一个信号: %d, who: %d\n", signo. getpid());pid_t res = waitpid(-1, NULL, 0);if(res > 0){printf("wait success, res: %d, id: %d\n", res, id);}
}int main()
{signal(SIGCHLD, handler);id = fork();if(id == 0){int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我的pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());sleep(1);--cnt;}exit(1);}while(1){sleep(1);}return 0;
}

另开一个窗口，用这行命令while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep mysignal; echo “################”; sleep 1; done，每隔一行检查一下，ehco后双引号的内容可自定义。

但是这个代码有问题，如果说子进程是循环创建了10个，那么这10个子进程依次退出，退出的时候第一个把父进程的pending位对应位置变为1，但是父进程忽略，然后第二个也重复置为1，这就相当于第一个的信号丢失了，这个代码运行起来后，就会发现只有几个被回收了。所以handler里面的回收也要有循环。

    while(1){pid_t res = waitpid(-1, NULL, 0);if(res > 0){printf("wait success, res: %d, id: %d\n", res, id);}else break;}int i = 1;for(; i <= 10; ++i){id = fork();if(id == 0){int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我的pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());sleep(1);--cnt;}exit(1);}}

-1的意思就是等待任意一个子进程，直到没有可回收的就结束了。但如果不是所有的进程都会退呢？比如每个进程的运行时间不一样，有5个退了，5个没退，回收5个后，第6个还会继续回收吗？还会继续回收，这样就变回了阻塞式等待。把waitpid的0换成WNOHANG，也就是非阻塞式。

要想不产生僵尸进程还有另外一种方法，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。

整体代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <uhistd.h>
#include <signal.h>
pid_t id;void handler(int signo)
{printf("捕捉到一个信号: %d, who: %d\n", signo. getpid());sleep(5);while(1){pid_t res = waitpid(-1, NULL, WNOHANG);if(res > 0){printf("wait success, res: %d, id: %d\n", res, id);}else break;}printf("handler done\n");
}int main()
{//signal(SIGCHLD, handler);signal(SIGCHLD, SIG_IGN);int i = 1;for(; i <= 10; ++i){id = fork();if(id == 0){int cnt = 5;while(cnt){printf("我是子进程，我的pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());sleep(1);--cnt;}exit(1);}}while(1){sleep(1);}return 0;
}

本身父进程就会忽略这个信号，那为什么还要这样写出来？如果这样写的话，会修改父进程pcb的状态位，子进程继承过去，然后按照这个办法就执行了，因为这相当于系统调用，会修改pcb。但是这个只在Linux中有效，不保证其他Unix系统上可用。

结束。