47-跳出信号处理函数

相信你对 longjmp 已经无比熟练了，有没有想过，使用它从信号处理函数跳出来？不过在这之前，我们有几件事情需要确定下来。

• 在信号处理函数执行时，会阻塞当前信号。
• 当信号处理函数返回时，系统会帮我们把刚刚阻塞的信号再从阻塞集中移除。

接下来，就是验证上面的陈述了。

1. 临时阻塞特性

当执行信号处理函数的时候，会临时将当前被处理信号阻塞。为了能说明问题，采用实验来验证。

下面这段程序在收到 SIGALRM 信号或者 SIGQUIT 信号时，会打印当前信号，同时打印当前被阻塞的信号。

• 代码

// siglongjmp.c
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>

void printBlock() {
  sigset_t block;
  sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &block);
  printf("block:");
  if (sigismember(&block, SIGQUIT)) printf("SIGQUIT, ");
  if (sigismember(&block, SIGALRM)) printf("SIGALRM\t");
  puts("");
}


void handler(int sig) {
  if (sig == SIGQUIT) printf("SIGQUIT, ");
  if (sig == SIGALRM) printf("SIGALRM, ");
  printBlock();
  puts("--------------------------------------------------");
}

int main() {
  printf("I'm %d\n", getpid());
  signal(SIGQUIT, handler);
  signal(SIGALRM, handler);
  printf("before signal, ");
  printBlock();

  while(1) {
    pause();
  }
  return 0;
}      

• 编译和运行

$ gcc siglongjmp.c -o siglongjmp
$ ./siglongjmp      

再开启另一个终端，向 siglongjmp 发送信号，比如 ​

​kill -ALRM 4905​

​. 这里我分别发送了 ALRM 和 QUIT 信号，结果如下。

打印结果如下：

I'm 4905
before signal, block:
SIGALRM, block:SIGALRM
--------------------------------------------------
SIGQUIT, block:SIGQUIT, 
--------------------------------------------------      

可以看到当程序收到 SIGALRM 信号时，在信号处理函数中 SIGALRM 信号会被临时阻塞；SIGQUIT 信号同理。

执行完毕再从阻塞信号集中移除我就不验证了。实际上，你重复发送 SIGALRM 信号，信号处理函数都能正常执行就已经证明 SIGALRM 信号未被阻塞（当然了，如果你手速比 cpu 运行的还快，可能会有信号合并的情况，这种不在考虑之列）。

2. 跳出你的信号处理函数

试想一下，如果你在信号处理函数中使用 longjmp 跳走了，系统会不会帮你把临时阻塞的信号给撤走？答案是，不会。这将导致程序 bug。从此以后，你的程序再也不能处理该信号了。空口无凭，用实验说话。

下面这段程序，在信号处理函数中打印当前信号和当前被阻塞的信号。完成后没有直接 return，而是使用 longjmp 跳转到 setjmp 的位置。接下来再打印阻塞信号。

• 代码

// setlongjmp2.c
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>

jmp_buf jmpbuf;

void printBlock() {
  sigset_t block;
  sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &block);
  printf("block:");
  if (sigismember(&block, SIGQUIT)) printf("SIGQUIT, ");
  if (sigismember(&block, SIGALRM)) printf("SIGALRM");
  puts("");
}

void handler(int sig) {
  if (sig == SIGQUIT) printf("SIGQUIT, ");
  if (sig == SIGALRM) printf("SIGALRM, ");
  printBlock();
  longjmp(jmpbuf, 1); 
  puts("--------------------------------------------------");
}

int main() {
  printf("I'm %d\n", getpid());
  signal(SIGQUIT, handler);
  signal(SIGALRM, handler);
  printf("before signal, ");
  printBlock();

  if (setjmp(jmpbuf) != 0) {
    printf("jump to here! ");
    printBlock();
    puts("====================================================");
  }

  while(1) {
    pause();
  }
  return 0;
}      

• 编译和运行

$ gcc siglongjmp2.c -o siglongjmp2
$ ./siglongjmp2      

再开启另一个终端，向 siglongjmp 发送信号，比如 ​

​kill -ALRM 5015​

​. 这里我分别发送了 ALRM 和 QUIT 信号，结果如下。

打印结果如下：

I'm 5015
before signal, block:
SIGQUIT, block:SIGQUIT, 
jump to here! block:SIGQUIT, 
====================================================
SIGALRM, block:SIGQUIT, SIGALRM
jump to here! block:SIGQUIT, SIGALRM
====================================================      

可以看到，当 jump 到 main 函数中的时候，SIGQUIT 依然被阻塞了，SIGALRM 也是。此后，无论你再怎么发送这两个信号，处理函数也不会执行了。因为这两个信号没有从阻塞集中删除。

这是 bug。

解决方案是使用另外两个函数，分别是 sigsetjmp 和 siglongjmp。所以，我们只要把上面代码中的 setjmp 和 longjmp 分别替换成这两个函数就行了。

3. 安全的跳出信号处理函数

sigsetjmp 和 setjmp 函数有一个地方稍稍不同，sigsetjmp 的函数原型如下：

int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int      

可见它比 setjmp 多了一个参数 savesigs，当这个值为非0（比如1，一般都这么写）时，表示在此刻记住阻塞集。当你使用 longjmp 跳到这里时，就给你恢复成它记住的阻塞集。

如果这个值为 0，那么就和 setjmp 没什么区别了。

4. 总结

• 理解信号处理函数执行时的临时阻塞特性
• 理解 longjmp 跳出信号时带来的危害
• 掌握 siglongjmp 函数