非異步安全函數（禁止在信號處理中調用）
一、測試
在信號處理函數（Signal Handler）中，只有異步信號安全函數（async-signal-safe functions） 可以安全調用。這類函數的特點是：不使用全局狀態、不依賴內部鎖、不調用其他非安全函數，且能被信號中斷后安全恢復。
非異步安全函數（禁止在信號處理中調用）
以下是常見的非異步安全函數分類及示例（覆蓋大部分常用函數）：
1. 內存分配 / 釋放函數
這類函數依賴全局堆管理結構和內部鎖，信號處理中調用可能導致堆損壞或死鎖。
malloc、free、realloc、callocposix_memalign、aligned_alloc
2. 標準 I/O 函數
標準 I/O 庫（stdio.h）函數使用全局緩沖區和鎖，信號中斷可能導致緩沖區狀態不一致。
- 輸入輸出：
printf、fprintf、sprintf、snprintf、vprintf、vfprintf、vsprintf、vsnprintf - 文件操作：
fopen、fclose、fread、fwrite、fseek、fflush、fgets、fputs - 其他：
perror（內部調用strerror和fprintf）、fflush
3. 字符串 / 字符處理函數（依賴靜態緩沖區）
這類函數使用靜態緩沖區存儲結果，信號中斷可能導致緩沖區內容被覆蓋。
strtok（使用靜態緩沖區存儲分割狀態）strerror（部分實現使用靜態緩沖區存儲錯誤信息）ctime、asctime（使用靜態緩沖區存儲時間字符串）getpwuid、getpwnam（部分實現使用靜態緩沖區存儲用戶信息）getgrgid、getgrnam（部分實現使用靜態緩沖區存儲組信息）
4. 線程 / 同步函數
線程相關函數依賴全局鎖或線程私有數據，信號處理中調用可能導致死鎖。
- 互斥鎖：
pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock、pthread_mutex_trylock - 條件變量：
pthread_cond_wait、pthread_cond_signal、pthread_cond_broadcast - 線程管理：
pthread_create、pthread_join、pthread_cancel - 線程私有數據：
pthread_getspecific、pthread_setspecific
5. 環境變量 / 全局狀態函數
這類函數訪問或修改全局狀態（如環境變量、locale），信號中斷可能導致狀態不一致。
- 環境變量：
getenv、setenv、unsetenv、putenv - 區域設置：
setlocale - 進程信息：
getuid、getgid（部分實現可能安全，但建議避免）、getpid（通常安全，但 POSIX 未明確）
6. 其他非安全函數
- 時間函數：
localtime、gmtime（使用靜態緩沖區存儲時間結構） - 信號相關：
signal（非可重入，建議用sigaction替代） - 系統調用包裝：
system（內部創建子進程并調用 shell，依賴全局狀態）
為什么這些函數不安全？
非異步安全函數通常存在以下問題：
- 使用全局鎖：如
malloc、printf內部有全局鎖，若信號處理函數在主程序持有鎖時調用，會導致死鎖。 - 依賴靜態緩沖區：如
strtok、ctime，信號中斷可能導致緩沖區數據被覆蓋，主程序恢復后讀取錯誤數據。 - 修改全局狀態：如
setenv、setlocale，信號處理中修改全局狀態可能導致主程序邏輯混亂。
安全替代方案
信號處理函數中如需完成復雜操作，應僅通過異步安全函數做最小化處理（如設置volatile sig_atomic_t標志），再由主程序輪詢標志并執行非安全操作。
常見的異步安全函數包括：write、_exit、sigprocmask、pthread_sigmask、getpid、getppid等（完整列表可參考 POSIX 標準man 7 signal-safety）。
總結：信號處理函數中嚴禁調用上述非異步安全函數，核心原則是 “僅執行最小化、無狀態操作”，避免依賴全局資源或鎖機制。
舉例子
在定時器每秒觸發信號的場景下，安全通知線程執行操作的核心是：避免在信號處理函數中直接調用非異步安全接口，而是通過 “信號處理函數→安全通信機制→線程” 的間接方式傳遞通知。
利用管道（pipe）作為信號和線程之間的安全通信橋梁（write 是異步安全函數），線程通過監聽管道數據觸發操作。
實現步驟：
- 創建管道：用于信號處理函數和工作線程的通信。
- 信號處理函數：收到信號后，向管道寫 1 字節數據（僅調用
write，異步安全）。 - 工作線程：阻塞在管道讀端，讀取到數據后執行每秒操作。
 通關指南——Lab 1: MapReduce)
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