操作系统详解(5.2)——信号(Signal)的题目进阶

news2025/2/24 23:44:59

系列文章：
操作系统详解(1)——操作系统的作用
操作系统详解(2)——异常处理(Exception)
操作系统详解(3)——进程、并发和并行
操作系统详解(4)——进程控制(fork, waitpid, sleep, execve)
操作系统详解(5)——信号(Signal)
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文章目录

题目
Q1
Q2
Q3
Q4

题目

（如果有错误，欢迎指正）

const int num = 4;
volatile sig_atomic sum = 0, child = 0;
volatile sig_atomic n = num;
void handler_chld(int sig){
	int status;
	while(waitpid(-1, &status, 0) > 0){
		if(WIFEXITED(status)){
			sum += WEXITSTATUS(status);
			n += 1;
			child += 1;
		}
	}
}
int main()
{
	sigset_t mask_all, prev_one;
	sigemptyset(&mask_all);
	sigaddset(&mask_all, SIGCHLD);
	sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev_one);
	signal(SIGCHLD, handler_chld);
	while(1){
		if(n == 0) exit(0);
		if(n == 1) exit(1);
		n = n - 1;
		if(fork() == 0) continue;
		n = n - 1;
		if(fork() == 0) continue;
		break;
	}
	sigprocmask(SET_MASK, &prev_ont, NULL);
	if(child < 2) pause();
	if(n == sum){
		printf("f[%d] = %d\n", n, sum);
	}
	exit(sum);
}

Q1: 程序一共fork了几次？
Q2: 为什么要把SIGCHLD阻塞？
Q3: pause()是否一定会返回？
Q4: 程序的输出是什么? 如果改成const int num = 9呢？

Q1

首先画出程序的流程图
(画图是解决此类题型的重要方法)
屏幕截图 2024-01-15 194744.png
可见一共fork了8次

Q2

要把SIGCHLD阻塞，肯定是在fork()期间不能被信号干扰。
观察handler内，发现会修改n, child的值。而fork()会使子进程与父进程拥有相同的变量值。以child为例，如果不屏蔽信号，那么很可能会使进程接收到信号后使child+1=1, 那么当fork以后，子进程的child也为1，就无法保证子进程在fork()以后，能够pause()等待回收子进程。

Q3

在此例中，pause()是一定可以返回的。
handler里是一个while循环，条件是waitpid, 这样可以保证只需要收到一个信号就可以回收所有子进程，不会出现多个信号发送被覆盖的情况。
假如所有信号都在UNBLOCK之前收到，那么UNBLOCK的时候就会执行handler, 并且回收所有子进程，这样就会使child >=2，不会执行pause().
(所有的父进程的子进程个数一定>=2，下一问会分析)

如果在UNBLOCK之前收到了一个signal：