第十二章＊线程控制（八）－－线程和信号（Threads and Signals）

处理信号甚至可以用一个基于进程的范型来完成。把线程引入到系统让事情变得更复杂。

每个线程有它自己的信号掩码，但是信号布署被进程 里的所有线程共享。这意味着个体线程可以阻塞信号，但是当一个线程修改了一个给定信号的相关动作时，所有的线程都共享这个动作。因而，如果一个线程选择忽 略一个给定信号，那么另一个线程可以撤消那个选择，通过恢复默认布署或为信号安装一个信号处理机。

信号被分发给进程里的单个线程。如果信号和一个硬件错误或过期的计时器相关，那么信号被发送给其动作导致这个事件的线程。另一方面，其它信号被分发给任意一个线程。

在10.12节，我们讨论了进程如何使用sigprocmask来阻塞信号的分发。sigprocmask的行为在多线程下是无定义的。线程必须使用pthread_sigmask来替代。

#include <siganl.h>

int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);

成功返回0，失败返回错误号。

pthread_sigmask函数和sigprocmask相同，除了pthread_sigmask和线程工作，并在失败时返回一个错误码而不是设置errno并返回-1。

一个线程可以等待一个或多个信号的发生，通过调用sigwait。

#include <signal.h>

int sigwait(const sigset_t *restrict set, int *restrict signop);

成功返回0，失败返回错误号。

set参数指定了线程正在等待的信号集。在返回时，signop指向的整型将包含被分发的信号号。

如 果set里指定的某个信号在sigwait被调用时正待定，那么sigwait会返回而不被阻塞。在返回前，sigwait从进程的待定信号集里删除这个 信号。为了避免错误行为，一个线程必须在调用sigwait之前阻塞信号。sigwait函数将自动阻塞信号并等待某个被分发。在返回前，sigwait 会恢复线程的信号掩码。如果信号在sigwait被调用时没有被阻塞，那么在它线程完成它的sigwait调用前，会有时间间隙，信号可以被分发到线程。

使 用sigwait的好处是它能简化信号处理，通过允许我们用同步方式处理异步产生的信号。我们可以避免信号中断信号，通过把它们加到每个线程的信号掩码 里。然后我们可以指定特定的线程来处理信号。这些被指定的线程可以进行函数调用，而不必担心哪些函数可以在一个信号处理机里安全地调用，因为它们从普通的 线程上下文里被调用，而不是传统的中断一个普通线程执行的信号处理机。

如果多线程在sigwait调用时阻塞在同一个信号上，那么当信号被 分发时只有一个线程从sigwait返回。如果信号被捕获（例如进程使用sigaction建立了一个信号处理机）而线程正在sigwait调用里等待相 同的信号，那依赖于实现来决定如何分发信号。在这种情况下，信号可能允许sigwait返回或调用信号处理机，但不会同时。

为了发送信号给一个进程，我们调用kill（10.9）。为了发送一个信号给一个线程，我们调用pthread_kill。

#include <signal.h>

int pthread_kill(pthread_t thread, int signo);

成功返回0，失败返回错误码。

我们可以传递值为0的signo来检查线程的存在性。如果一个线程的默认动作是终止这个进程，那么发送信号给一个线程仍然会杀死整个进程。

注意闹钟计时器是一个进程资源，而所有线程共享同一个闹钟集。因此，进程里的多线程无法在不影响（或合作）另一个线程的情况下使用闹钟计时器。

回想第10.16节，我们等待一个信号处理机来设置一个表示主程序应该退出的标志。仅有的可以运行的线程控制是主线程和信号处理机，所以阻塞信号足以避免标志改变的丢失。有了线程，我们需要使用一个互斥体来保护这个标准，如下面的代码所示：

#include <pthread.h>
#include <signal.h>

int     quitflag;   /* set nonzero by thread */
sigset_t  mask;

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t wait = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *
thr_fn(void *arg)
{
    int err, signo;

    for (;;) {
        err = sigwait(&mask, &signo);
        if (err != 0) {
            printf("sigwait failed: %s\n", strerror(err));
            exit(1);
        }
        switch (signo) {
        case SIGINT:
            printf("\ninterrupt\n");
            break;

        case SIGQUIT:
            pthread_mutex_lock(&lock);
            quitflag = 1;
            pthread_mutex_unlock(&lock);
            pthread_cond_signal(&wait);
            return(0);

        default:
            printf("unexpected signal %d\n", signo);
            exit(1);
        }
    }
}

int
main(void)
{
    int         err;
    sigset_t    oldmask;
    pthread_t   tid;

    sigemptyset(&mask);
    sigaddset(&mask, SIGINT);
    sigaddset(&mask, SIGQUIT);
    if ((err = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask)) != 0) {
        printf("SIG_BLOCK error: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }

    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);
    if (err != 0) {
        printf("can't create thread: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }

    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (quitflag == 0)
        pthread_cond_wait(&wait, &lock);
    pthread_mutex_unlock(&lock);

    /* SIGQUIT has been caught and is now blocked; do whatever */
    quitflag = 0;

    /* reset signal mask which unblocks SIGQUIT */
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0) {
        printf("SIG_SETMASK error: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }
    exit(0);
}

我们用一个单独的线程控制来处理信号，而不是依赖于一个中断主线程控制的信号处理机。我们在一个互斥体的保护下改变quitflag的值，以 便主线程控制不会错过当我们调用pthred_cond_signal时生成的唤醒调用。我们在主线程控制里使用相同的互斥体来检查标志的值，并自动释放 这个互斥体以及等待这个条件。

注意我们在主线程开头阻塞了SIGINT和SIGQUIT。当我们创建线程来处理信号时，线程继承了当前的信号掩码。因为sigwait将反阻塞信号，只有一个线程可以收到信号。这让我们在不用担心从这些信号中断的情况下编码我们的主线程。

运行结果为：
^C
interrupt
^C
interrupt
^\$ 

Linux 实现线程为单独的进程，用clone共享资源。因为如此，Linux上的线程对待信号的行为和其它实现不同。在POSIX.1线程模型里，异步信号被发送 给一个进程，然后进程里的某个线程被选来收到这个信号，基于当前哪个线程没有阻塞这个信号。在Linux上，一个异步信号被发送给一个特定的线程，而因为 每个线程作为单独的进程执行，系统不能选择一个当前没有阻塞该信号的线程。结果是线程可能注意不到信号。因而，像上面的代码当信号由终端驱动产生时可以工 作，它向进程组发送信号，但是当你尝试用kill向进程发送一个信号，在Linux上它不会如预期地工作。（我的ubuntu上的Linux3.0好像可 以用kill发送信号。）