信号捕获和线程终止的问题 - C

Question

我正在用 c 编写一个程序，它使用线程，我还想从用户那里捕获 Ctrl+C 信号。所以，在我进行多线程处理之前，我会捕获信号。

我的主线程（我的意思是除了程序运行的实际主线程之外）是一种处理用户输入的方法，我也将这个线程加入到主程序线程中。

问题是，当测试并按下 Ctrl+C 退出程序时，负责接收用户输入的线程在我按下键盘上的 "return" 之前不会关闭 - 就像它卡在无限循环中一样。

通过键入 'q' 退出时，所有线程都正常结束。

我使用一个全局变量exit_flag来指示线程完成它们的循环。

还有，在init_radio_stations方法中有另一个单线程创建，它以完全相同的方式循环——在exit_flag 状态，并且此线程正确关闭

这是我的主循环代码：

void main_loop()
{
    status_type_t rs = SUCCESS;
    pthread_t thr_id;

    /* Catch Ctrl+C signals */
    if(SIG_ERR == signal(SIGINT, close_server)) {
        error("signal() failed! errno = ");
    }

    printf("\n~ Welcome to radio_server! ~\n Setting up %d radio stations... ", srv_params.num_of_stations);
    init_radio_stations();
    printf("Done!\n\n* Hit 'q' to exit the application\n* Hit 'p' to print stations & connected clients info\n");

    /* Create and join a thread to handle user input */
    if(pthread_create(&thr_id, NULL, &rcv_usr_input, NULL)) {
        error("main_loop pthread_create() failed! errno = ");
    }
    if(pthread_join(thr_id, NULL)) {
        error("main_loop pthread_join() failed! errno = ");
    }
}

close_server方法：

void close_server(int arg)
{
    switch(arg) {
    case SIGINT: /* 2 */
        printf("\n^C Detected!\n");
        break;

    case ERR: /* -1 */
        printf("\nError occured!\n");
        break;

    case DEF_TO: /* 0 */
        printf("\nOperation timed-out!\n");
        break;

    default: /* will handle USER_EXIT, and all other scenarios */
        printf("\nUser abort!\n");
    }

    printf("Signaling all threads to free up all resources and exit...\n");

    /* Update exit_flag, and wait 1 sec just in case, to give all threads time to close */
    exit_flag = TRUE;
    sleep(1);
}

和rcv_usr_input句柄代码：

void * rcv_usr_input(void * arg_p)
{
    char in_buf[BUFF_SIZE] = {0};

    while(FALSE == exit_flag) {
        memset(in_buf, 0, BUFF_SIZE);

        if(NULL == fgets(in_buf, BUFF_SIZE, stdin)) {
            error("fgets() failed! errno = ");
        }

        /* No input from the user was received */
        if('[=12=]' == in_buf[0]) {
            continue;
        }

        in_buf[0] = tolower(in_buf[0]);
        if( ('q' == in_buf[0]) && ('\n' == in_buf[1]) ) {
            close_server(USER_EXIT);
        } else {
            printf("Invalid input!\nType 'q' or 'Q' to exit only\n");
        }
    }

    printf("User Input handler is done\n");
    return NULL;
}

我猜我的问题与在主循环结束时加入使用 rcv_usr_input 的线程有关，但我不知道是什么正是导致这种行为的原因。

我很乐意得到一些帮助，谢谢

Answer 1

解释很直接。

fgets(in_buf, BUFF_SIZE, stdin);

该调用会阻塞线程，直到它收到一行输入。也就是说，它不会 return 直到输入换行符或输入 BUFF_SIZE-1 个字符。

因此，即使信号处理程序将 exit_flag 设置为 FALSE，rcv_usr_input 线程也不会看到它，直到它从 fgets 解除阻塞。当您按下 "return".

时会发生这种情况

Answer 2

根据 http://www.cplusplus.com/reference/cstdio/fgets/，fgets 会阻塞，直到读取了指定数量的字节。

我建议尝试 fread 或其他一些不阻塞的输入接收函数，然后一次只读取一个字节。下面是可以帮助您的示例代码：

if (fread(in_buf, 1,1, stdin) > 0){
//character has been read
}

而且我不会担心你的信号处理程序中的额外睡眠语句，因为它最多会导致强制退出延迟。

Answer 3

Mike 和 Kaylum 正确地识别了 fgets() 阻塞的根本问题。然而，更大的问题仍然存在：当进程收到 SIGINT 时如何终止阻塞线程。有几种解决方案。

特遣队： 一种解决方案是分离阻塞线程，因为分离线程不会阻止进程在最后一个非分离线程终止时终止。通过在其上调用 pthread_detach() 来分离线程，例如，

#include <pthread.h>
// Called by pthread_create()
static void* start(void* arg)
{
    pthread_detach();
    ...
}

或者通过创建具有 PTHREAD_CREATE_DETACHED 属性的线程，例如，

#include <pthread.h>
...
    pthread_attr_t attr;
    (void)pthread_attr_init(&attr);
    (void)pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    ...
    (void)pthread_t thread;
    (void)pthread_create(&thread, &attr, ...);

请注意 pthread_join() 应该 而不是 在分离的线程上调用。

信号转发：另一种解决方案是不分离阻塞线程，而是通过pthread_kill()将SIGINT之类的信号转发到线程，如果信号有未在阻塞线程上收到，例如，

#include <pthread.h>
#include <signal.h>
...
static pthread_t thread;
...
static void handle_sigint(int sig)
{
    if (!pthread_equal(thread, pthread_self()) // Necessary
        (void)pthread_kill(thread, SIGINT);
}
...
    sigaction_t sigaction;
    sigaction.sa_mask = 0;
    sigaction.sa_flags = 0;
    sigaction.sa_handler = handle_sigint;
    (void)sigaction(SIGHUP, &sigaction, ...);
    ...
    (void)pthread_create(&thread, ...);
    ...
    (void)pthread_join(thread, ...);
    ...

这将导致阻塞函数 return，errno 设置为 EINTR。

请注意，未指定在多线程进程中使用 signal()。

线程取消：另一种解决方案是通过pthread_cancel()取消阻塞线程，例如

#include <pthread.h>
...
static void cleanup(...)
{
    // Release allocated resources
    ...
}
...
static void* start(void* arg)
{
    pthread_cleanup_push(cleanup, ...);
    for (;;) {
        ...
        // Call the blocking function
        ...
    }
    pthread_cleanup_pop(...);
    ...
}
....
static void handle_sigint(int sig)
{
    (void)pthread_cancel(thread);
}
...
    sigaction_t sigaction;
    sigaction.sa_mask = 0;
    sigaction.sa_flags = 0;
    sigaction.sa_handler = handle_sigint;
    (void)sigaction(SIGHUP, &sigaction, ...);
    ...
    (void)pthread_create(&thread, ..., start, ...);
    ...
    (void)pthread_join(thread, ...);
    ...

对于在对 select() 或 poll() 的调用中阻塞的线程，还有另一种解决方案：创建一个文件描述符，阻塞函数也在该文件描述符上等待，并在收到适当的请求后关闭该描述符信号——但可以说，该解决方案超出了这个问题的范围。

信号捕获和线程终止的问题 - C

Trouble with signal catching and thread termination - C

c

multithreading

pthreads

signals

pthread-join