在信号处理函数中调用longjmp

错误情况及原因分析

　　前两天看APUE的时候，有个程序要自己制作一个sleep程序，结果在这个程序中就出现了在信号处理函数中调用longjmp函数的情况，结果就出现了错误，具体错误是啥呢，请参见下面这段程序:

 1     /*
 2      * 在信号处理函数中调用longjmp的错误情况
 3      */
 4     #include <errno.h>
 5     #include <setjmp.h>
 6     #include <signal.h>
 7     #include <string.h>
 8     #include <stdlib.h>
 9     #include <stdarg.h>
10     #include <stdio.h>
11     #define BUFSIZE 512
12     jmp_buf env;
13     
14     void err_exit(char *fmt,...);
15     int err_dump(char *fmt,...);
16     int err_ret(char *fmt,...);
17     
18     void alrm_handler(int signo)
19     {
20         printf("Get the SIG_ALRM\n");
21         longjmp(env,2);
22     }
23     void send_signal()
24     {
25         int count = 0;
26     
27         if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
28             err_exit("[signal]: ");
29     
30         alarm(1);
31         if(2 != setjmp(env)) {
32             pause();
33         } else {
34             count++;
35         }
36     
37         /* 使这个信号只能发送一次 */
38         if(1 == count) {
39             alarm(1);
40             pause();
41         }
42     }
43     
44     int main(int argc,char *argv[])
45     {
46         send_signal();
47         return 0;
48     }

　　在这个程序中，我首先通过alarm函数发送了一个SIGALRM信号，然后在信号处理函数中调用了longjmp，跳跃到了alarm函数的下一句，此时，我再来通过alarm函数再发送一个信号，结果运行的结果如下：

　　

　　可以看到，我们这个程序只收到了第一个alarm函数发送的信号，然后程序就卡死了，接收不到后面发送的信号了，这是怎么回事，要解决这个问题，我们需要了解一下，一个应用程序处理信号的过程。

　　1. 进程被中断，进入内核态检测信号
　　2. 设置进程的信号屏蔽字，屏蔽要处理的信号
　　3. 进程回到用户态，执行信号处理函数
　　4. 进程进入到内核态度，更改进程的信号屏蔽字，取消信号的屏蔽
　　5. 进程回到用户态，继续执行

　　上面是我自己总结的简要的处理流程，关于更详细的流程，可以参考这个博客:Linux信号处理机制

　　看了上面的流程之后，我们就能明白为什么上面的程序会出问题了，因为信号处理程序执行完了之后，还要执行一个操作，就是取消当前进程对这个信号的屏蔽，我们调用了longjmp函数之后，直接跳转到进程的另外一个地方继续执行，并没有把进程中对信号的屏蔽取消掉，所以程序就无法接收到信号了。

 

修正版本1

　　我们可以来做一个实验，对上面的程序进行一个更改，在longjmp之后手动取消当前进程对这个信号的屏蔽。请看下面这段代码：

 1     /*
 2      * 信号处理函数中调用longjmp函数的修正版本1
 3      */
 4     
 5     #include <errno.h>
 6     #include <setjmp.h>
 7     #include <signal.h>
 8     #include <string.h>
 9     #include <stdlib.h>
10     #include <stdarg.h>
11     #include <stdio.h>
12     
13     #define BUFSIZE 512
14     
15     jmp_buf env;
16     
17     void err_exit(char *fmt,...);
18     int err_dump(char *fmt,...);
19     int err_ret(char *fmt,...);
20     
21     void alrm_handler(int signo)
22     {
23         printf("Get the SIG_ALRM\n");
24         longjmp(env,2);
25     }
26     void send_signal()
27     {
28         sigset_t sigset,oldset;
29         int count = 0;
30     
31         if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
32             err_exit("[signal]: ");
33     
34         alarm(1);
35         if(2 != setjmp(env)) {
36             pause();
37         } else {
38             count++;
39         }
40     
41         /* 检测SIGALRM信号是否被阻塞 */
42         if(-1 == sigprocmask(0,NULL,&sigset))
43             err_exit("[sigprocmask]");
44         if(sigismember(&sigset,SIGALRM)) {
45             printf("Sigalrm has been blocked\n");
46             /* 将SIGALRM信号取消阻塞 */
47             if(-1 == sigdelset(&sigset,SIGALRM))
48                 err_exit("[sigdelset]");
49             if(-1 == sigprocmask(SIG_SETMASK,&sigset,&oldset))
50                 err_exit("[sigprocmask]");
51         }
52     
53         /* 使这个信号只能发送一次 */
54         if(1 == count) {
55             alarm(1);
56             pause();
57         }
58     }
59     
60     int main(int argc,char *argv[])
61     {
62         send_signal();
63         return 0;
64     }

　　上面这段程序的运行结果如下图所示:

　　

　　从运行结果可以看出，SIGALRM信号是被屏蔽的，当我们取消屏蔽之后，信号就可以继续发送了。

 

修正版本2 

 　　 但是这样做是不是太麻烦了，每回都要取消屏蔽，有没有更简单的办法了，当然有啊，当初设计POSIX标准的那些老头子们(或许不是老头子)早都想好了，就是sigsetjmp函数和siglongjmp函数，这个具体怎么用呢？

　　具体信息在man文档中是这样说的，这是sigsetjmp函数的声明:
　　
　　关于savesigs参数是这样说明的：
　　
　　上面这段话的意思是，如果savesigs不为0的时候，sigsetjmp函数就是在保存现场信息的时候，还额外保存了一个进程信号屏蔽字，当longjmp返回的同时，也会恢复进程的信号屏蔽字。

　　这样调用sig系列的jmp函数就能够避免上面那种错误了。

　　具体使用可以参考下面这段程序：

 1     /*
 2      * 在信号处理函数中调用longjmp修正版本2
 3      *
 4      * 将jmp系列的函数改成sigjmp系列的
 5      */
 6     
 7     #include <errno.h>
 8     #include <setjmp.h>
 9     #include <signal.h>
10     #include <string.h>
11     #include <stdlib.h>
12     #include <stdarg.h>
13     #include <stdio.h>
14     
15     #define BUFSIZE 512
16     
17     sigjmp_buf env;
18     
19     void err_exit(char *fmt,...);
20     int err_dump(char *fmt,...);
21     int err_ret(char *fmt,...);
22     
23     void alrm_handler(int signo)
24     {
25         printf("Get the SIG_ALRM\n");
26         siglongjmp(env,2);
27     }
28     void send_signal()
29     {
30         int count = 0;
31         if(SIG_ERR == signal(SIGALRM,alrm_handler))
32             err_exit("[signal]: ");
33     
34         alarm(1);
35         if(2 != sigsetjmp(env,1)) {
36             pause();
37         } else {
38             count++;
39         }
40     
41         if(1 == count) {
42             alarm(1);
43             pause();
44         }
45     }
46     
47     int main(int argc,char *argv[])
48     {
49         send_signal();
50         return 0;
51     }

　　

　　程序的运行结果如下图所示：

　　OK,这样我们就可以解决这个问题了。