Versione finale del client ECHO su TCP, con esempio di uso della funzione
[gapil.git] / signal.tex
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10 %%
11 \chapter{I segnali}
12 \label{cha:signals}
13
14 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
15 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
16 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
17 un'interruzione software portata ad un processo.
18
19 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
20 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, etc.) ma possono
21 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
22 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
23 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
24
25 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
26 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
27 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
28 di generazione fino ad esaminare in dettaglio funzioni e le metodologie di
29 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
30 versioni dello standard POSIX.
31
32
33 \section{Introduzione}
34 \label{sec:sig_intro}
35
36 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
37 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
38 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
39 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
40
41
42 \subsection{I concetti base}
43 \label{sec:sig_base}
44
45 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
46 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
47 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
48 il seguente:
49
50 \begin{itemize*}
51 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
52   accesso alla memoria fuori dai limiti validi.
53 \item la terminazione di un processo figlio.
54 \item la scadenza di un timer o di un allarme.
55 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
56   essere eseguita.
57 \item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
58   si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
59   della pressione di tasti del terminale come \code{C-c} o
60   \code{C-z}.\footnote{indichiamo con \code{C-x} la pressione simultanea al
61     tasto \code{x} del tasto control (ctrl in molte tastiere).}
62 \item l'esecuzione di una \func{kill} o di una \func{raise} da parte del
63   processo stesso o di un'altro (solo nel caso della \func{kill}).
64 \end{itemize*}
65
66 Ciascuno di questi eventi (compresi gli ultimi due che pure sono controllati
67 dall'utente o da un altro processo) comporta l'intervento diretto da parte del
68 kernel che causa la generazione un particolare tipo di segnale.
69
70 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
71 viene eseguita una azione predefinita o una apposita routine di gestione
72 (quello che da qui in avanti chiameremo il \textsl{gestore} del segnale,
73 dall'inglese\textit{signal handler}) che può essere stata specificata
74 dall'utente (nel qual caso si dice che si \textsl{intercetta} il segnale).
75
76
77 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
78 \label{sec:sig_semantics}
79
80 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
81 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix.  Si possono
82 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
83 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
84   affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
85 \textit{unreliable}).
86
87 Nella \textsl{semantica inaffidabile} (quella implementata dalle prime
88 versioni di Unix) la routine di gestione del segnale specificata dall'utente
89 non resta attiva una volta che è stata eseguita; è perciò compito dell'utente
90 stesso ripetere l'installazione all'interno del \textsl{gestore} del segnale,
91 in tutti quei casi in cui si vuole che esso resti attivo.
92
93 In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
94 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
95 \secref{fig:sig_old_handler}, nel programma principale viene installato un
96 gestore (\texttt{\small 5}), ed in quest'ultimo la prima operazione
97 (\texttt{\small 11}) è quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione
98 del gestore un secondo segnale arriva prima che esso abbia potuto eseguire la
99 reinstallazione, verrà eseguito il comportamento predefinito assegnato al
100 segnale stesso, il che può comportare, a seconda dei casi, che il segnale
101 viene perso (se l'impostazione predefinita era quello di ignorarlo) o la
102 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista non
103 verrà eseguita.
104
105 \begin{figure}[!htb]
106   \footnotesize \centering
107   \begin{minipage}[c]{15cm}
108     \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
109   \end{minipage} 
110   \normalsize 
111   \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
112     inaffidabile.} 
113   \label{fig:sig_old_handler}
114 \end{figure}
115
116 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
117 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}; infatti la ricezione del
118 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni
119 atomiche, e sono sempre possibili delle race condition\index{race condition}
120 (sull'argomento vedi quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}).
121
122 Un'altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i
123 segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il
124 segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla in occasione
125 di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
126
127 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
128 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno
129 tutti i problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono
130 \textsl{generati} dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che
131 causa il segnale. In genere questo viene fatto dal kernel impostando l'apposito
132 campo della \struct{task\_struct} del processo nella process table (si veda
133 \figref{fig:proc_task_struct}).
134
135 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
136 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
137 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
138 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
139 procedura viene effettuata dallo scheduler\index{scheduler} quando,
140 riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del
141 segnale nella \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
142
143 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
144 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
145 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
146 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
147 ignorarlo.
148
149 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
150 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
151 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
152 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi \secref{sec:sig_sigmask})
153 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
154
155
156 \subsection{Tipi di segnali}
157 \label{sec:sig_types}
158
159 In generale gli eventi che generano segnali si possono dividere in tre
160 categorie principali: errori, eventi esterni e richieste esplicite.
161
162 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
163 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
164 genere la condizione di errore più comune comporta la restituzione di un
165 codice di errore da parte di una funzione di libreria, sono gli errori che
166 possono avvenire ovunque in un programma che causano l'emissione di un
167 segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi.
168
169 Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
170 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
171 input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.
172
173 Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
174 \func{kill} o \func{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
175 viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
176 di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.
177
178 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
179 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
180 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
181 tale azione; molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
182 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
183 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
184 possono arrivare dopo qualche istruzione.
185
186 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
187 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
188 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
189 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
190 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
191
192 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
193 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
194 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
195 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
196 internamente o esternamente al processo.
197
198
199 \subsection{La notifica dei segnali}
200 \label{sec:sig_notification}
201
202 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
203 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
204 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
205 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
206 verrà notificato al processo (o verrà specificata come azione quella di
207 ignorarlo).
208
209 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
210 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo
211 scheduler\index{scheduler} che esegue l'azione specificata. Questo a meno che
212 il segnale in questione non sia stato bloccato prima della notifica, nel qual
213 caso l'invio non avviene ed il segnale resta \textsl{pendente}
214 indefinitamente. Quando lo si sblocca il segnale \textsl{pendente} sarà subito
215 notificato.
216
217 Si ricordi però che se l'azione specificata per un segnale è quella di essere
218 ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua generazione,
219 e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato (perché ciò che viene
220 bloccata è la notifica). Per questo motivo un segnale, fintanto che viene
221 ignorato, non sarà mai notificato, anche se è stato bloccato ed in seguito si
222 è specificata una azione diversa (nel qual caso solo i segnali successivi alla
223 nuova specificazione saranno notificati).
224
225 Una volta che un segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
226 una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per il
227 segnale. Per alcuni segnali (\const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP}) questa azione
228 è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri si può selezionare
229 una  delle tre possibilità seguenti:
230
231 \begin{itemize*}
232 \item ignorare il segnale.
233 \item catturare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato.
234 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
235 \end{itemize*}
236
237 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
238 \func{signal} e \func{sigaction} (vedi \secref{sec:sig_signal} e
239 \secref{sec:sig_sigaction}). Se si è installato un gestore sarà
240 quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.  Inoltre il sistema
241 farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale, quest'ultimo
242 venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race
243 condition\index{race condition}).
244
245 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione
246 standard che (come vedremo in \secref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun
247 segnale; nella maggior parte dei casi essa porta alla terminazione del
248 processo, ma alcuni segnali che rappresentano eventi innocui vengono ignorati.
249
250 Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
251 terminazione esaminando il codice di stato riportato delle funzioni
252 \func{wait} e \func{waitpid} (vedi \secref{sec:proc_wait}); questo è il modo
253 in cui la shell determina i motivi della terminazione di un programma e scrive
254 un eventuale messaggio di errore.
255
256 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
257 violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file di
258 \textit{core dump} che registra lo stato del processo (ed in particolare della
259 memoria e dello stack) prima della terminazione.  Questo può essere esaminato
260 in seguito con un debugger per investigare sulla causa dell'errore.  Lo stesso
261 avviene se i suddetti segnale vengono generati con una \func{kill}.
262
263
264 \section{La classificazione dei segnali}
265 \label{sec:sig_classification}
266
267 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
268 le loro caratteristiche e tipologia, le varie macro e costanti che permettono
269 di identificarli, e le funzioni che ne stampano la descrizione.
270
271
272 \subsection{I segnali standard}
273 \label{sec:sig_standard}
274
275 Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
276 diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
277 può variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso si Linux,
278 anche a seconda dell'architettura hardware. 
279 Per questo motivo ad ogni segnale viene associato un nome, definendo con una
280 macro di preprocessore una costante uguale al suddetto numero. Sono questi
281 nomi, che sono standardizzati e sostanzialmente uniformi rispetto alle varie
282 implementazioni, che si devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni
283 che concernono i segnali sono definiti nell'header di sistema \file{signal.h}.
284
285 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \const{NSIG}, e dato
286 che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
287 anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
288 In \tabref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
289 definiti in Linux (estratto dalle pagine di manuale), comparati con quelli
290 definiti in vari standard.
291
292 \begin{table}[htb]
293   \footnotesize
294   \centering
295   \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
296     \hline
297     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
298     \hline
299     \hline
300     A & L'azione predefinita è terminare il processo. \\
301     B & L'azione predefinita è ignorare il segnale. \\
302     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un \textit{core
303         dump}. \\
304     D & L'azione predefinita è fermare il processo. \\
305     E & Il segnale non può essere intercettato. \\
306     F & Il segnale non può essere ignorato.\\
307     \hline
308   \end{tabular}
309   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate in 
310     \tabref{tab:sig_signal_list}.}
311   \label{tab:sig_action_leg}
312 \end{table}
313
314 In \tabref{tab:sig_signal_list} si sono anche riportate le azioni predefinite
315 di ciascun segnale (riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in
316 \tabref{tab:sig_action_leg}), quando nessun gestore è installato un
317 segnale può essere ignorato o causare la terminazione del processo. Nella
318 colonna standard sono stati indicati anche gli standard in cui ciascun segnale
319 è definito, secondo lo schema di \tabref{tab:sig_standard_leg}.
320
321
322 \begin{table}[htb]
323   \footnotesize
324   \centering
325   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
326     \hline
327     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
328     \hline
329     \hline
330     P & POSIX. \\
331     B & BSD. \\
332     L & Linux.\\
333     S & SUSv2.\\
334     \hline
335   \end{tabular}
336   \caption{Legenda dei valori della colonna \textbf{Standard} di 
337     \tabref{tab:sig_signal_list}.}
338   \label{tab:sig_standard_leg}
339 \end{table}
340
341 In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
342 file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
343 cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
344 \textit{core dump}), che può essere usata da un debugger per esaminare lo
345 stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale.
346
347 \begin{table}[htb]
348   \footnotesize
349   \centering
350   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|p{8cm}|}
351     \hline
352     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
353     \hline
354     \hline
355     \const{SIGHUP}   &PL & A & Hangup o terminazione del processo di 
356                                controllo                                     \\
357     \const{SIGINT}   &PL & A & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c})             \\
358     \const{SIGQUIT}  &PL & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y})                  \\
359     \const{SIGILL}   &PL & C & Istruzione illecita                           \\
360     \const{SIGABRT}  &PL & C & Segnale di abort da \func{abort}              \\
361     \const{SIGFPE}   &PL & C & Errore aritmetico                             \\
362     \const{SIGKILL}  &PL &AEF& Segnale di terminazione forzata               \\
363     \const{SIGSEGV}  &PL & C & Errore di accesso in memoria                  \\
364     \const{SIGPIPE}  &PL & A & Pipe spezzata                                 \\
365     \const{SIGALRM}  &PL & A & Segnale del timer da \func{alarm}             \\
366     \const{SIGTERM}  &PL & A & Segnale di terminazione \verb|C-\|            \\
367     \const{SIGUSR1}  &PL & A & Segnale utente numero 1                       \\
368     \const{SIGUSR2}  &PL & A & Segnale utente numero 2                       \\
369     \const{SIGCHLD}  &PL & B & Figlio terminato o fermato                    \\
370     \const{SIGCONT}  &PL &   & Continua se fermato                           \\
371     \const{SIGSTOP}  &PL &DEF& Ferma il processo                             \\
372     \const{SIGTSTP}  &PL & D & Pressione del tasto di stop sul terminale     \\
373     \const{SIGTTIN}  &PL & D & Input sul terminale per un processo 
374                                in background                                 \\
375     \const{SIGTTOU}  &PL & D & Output sul terminale per un processo          
376                                in background                                 \\
377     \const{SIGBUS}   &SL & C & Errore sul bus (bad memory access)            \\
378     \const{SIGPOLL}  &SL & A & \textit{Pollable event} (Sys V).  
379                                Sinonimo di \const{SIGIO}                     \\
380     \const{SIGPROF}  &SL & A & Timer del profiling scaduto                   \\
381     \const{SIGSYS}   &SL & C & Argomento sbagliato per una subroutine (SVID) \\
382     \const{SIGTRAP}  &SL & C & Trappole per un Trace/breakpoint              \\
383     \const{SIGURG}   &SLB& B & Ricezione di una \textit{urgent condition} su 
384                                un socket\index{socket}\\
385     \const{SIGVTALRM}&SLB& A & Virtual alarm clock                           \\
386     \const{SIGXCPU}  &SLB& C & Ecceduto il limite sul CPU time               \\
387     \const{SIGXFSZ}  &SLB& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file  \\
388     \const{SIGIOT}   &L  & C & IOT trap. Sinonimo di \const{SIGABRT}         \\
389     \const{SIGEMT}   &L  &   &                                               \\
390     \const{SIGSTKFLT}&L  & A & Errore sullo stack del coprocessore           \\
391     \const{SIGIO}    &LB & A & L'I/O è possibile (4.2 BSD)                   \\
392     \const{SIGCLD}   &L  &   & Sinonimo di \const{SIGCHLD}                   \\
393     \const{SIGPWR}   &L  & A & Fallimento dell'alimentazione                 \\
394     \const{SIGINFO}  &L  &   & Sinonimo di \const{SIGPWR}                    \\
395     \const{SIGLOST}  &L  & A & Perso un lock sul file (per NFS)              \\
396     \const{SIGWINCH} &LB & B & Finestra ridimensionata (4.3 BSD, Sun)        \\
397     \const{SIGUNUSED}&L  & A & Segnale inutilizzato (diventerà 
398                                \const{SIGSYS})                               \\
399     \hline
400   \end{tabular}
401   \caption{Lista dei segnali in Linux.}
402   \label{tab:sig_signal_list}
403 \end{table}
404
405 La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
406 tipologia, verrà affrontate nei paragrafi successivi.
407
408
409 \subsection{Segnali di errore di programma}
410 \label{sec:sig_prog_error}
411
412 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
413 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi) rileva un qualche
414 errore insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di
415 questi segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha
416 dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica
417 proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.
418
419 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
420 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
421 console o eliminare i file di lock\index{file!di lock} prima dell'uscita.  In
422 questo caso il gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e
423 rialzando il segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti
424 spiacevoli, ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il
425 gestore non ci fosse stato.
426
427 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
428 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
429 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump} che viene scritto
430 in un file \file{core} nella directory corrente del processo al momento
431 dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del programma
432 al momento della terminazione.
433
434 Questi segnali sono:
435 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
436 \item[\const{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
437   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
438   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow. 
439   
440   Se il gestore ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed
441   ignorare questo segnale può condurre ad un ciclo infinito.
442
443 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
444 %   molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
445 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
446 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.  
447   
448 \item[\const{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
449   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
450   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
451   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
452   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
453   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
454   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
455   una variabile locale, andando a corrompere lo stack. Lo stesso segnale viene
456   generato in caso di overflow dello stack o di problemi nell'esecuzione di un
457   gestore. Se il gestore ritorna il comportamento del processo è
458   indefinito.
459 \item[\const{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
460   significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
461   memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
462   sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
463   accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.  Se il gestore
464   ritorna il comportamento del processo è indefinito.
465
466   È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
467   inizializzato leggendo al di la della fine di un vettore. 
468 \item[\const{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
469   \const{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
470   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
471   \const{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
472   (tipo fuori dallo heap o dallo stack), mentre \const{SIGBUS} indica
473   l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore non
474   allineato.
475 \item[\const{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
476   il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
477   funzione \func{abort} che genera questo segnale.
478 \item[\const{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
479   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
480   il debugging e se un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
481 \item[\const{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
482   richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
483   sbagliato per quest'ultima.
484 \end{basedescript}
485
486
487 \subsection{I segnali di terminazione}
488 \label{sec:sig_termination}
489
490 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
491 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
492 trattarli in maniera differente. 
493
494 La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
495 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
496 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
497 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
498 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
499 periferica).
500
501 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
502 segnali sono:
503 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
504 \item[\const{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
505   generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
506   \const{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
507   usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
508   concludersi.
509 \item[\const{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
510   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
511   comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
512   INTR (interrupt, generato dalla sequenza \cmd{C-c}).
513 \item[\const{SIGQUIT}] È analogo a \const{SIGINT} con la differenze che è
514   controllato da un'altro carattere di controllo, QUIT, corrispondente alla
515   sequenza \verb|C-\|. A differenza del precedente l'azione predefinita, oltre
516   alla terminazione del processo, comporta anche la creazione di un core dump.
517
518   In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di
519   errore del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno
520   fare eseguire al gestore di questo segnale le operazioni di pulizia
521   normalmente previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in
522   certi casi esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei core
523   dump. 
524 \item[\const{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
525   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
526   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
527   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
528   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
529   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
530   brutali, come \const{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano. 
531
532   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \const{SIGKILL} ne causa
533   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
534   processo da parte di \const{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
535   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
536   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
537   per eseguire un gestore.
538 \item[\const{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
539   terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
540   rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
541   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
542   essi possano disconnettersi dal relativo terminale. 
543   
544   Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
545   terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
546   file di configurazione.
547 \end{basedescript}
548
549
550 \subsection{I segnali di allarme}
551 \label{sec:sig_alarm}
552
553 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
554 predefinito è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
555 segnali la scelta predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
556 sempre la necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
557 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
558 \item[\const{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
559   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
560   usato dalla funzione \func{alarm}.
561 \item[\const{SIGVTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
562   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
563   processo. 
564 \item[\const{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
565   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
566   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
567   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
568   del tempo di CPU da parte del processo.
569 \end{basedescript}
570
571
572 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
573 \label{sec:sig_asyncio}
574
575 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
576 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
577 generare questi segnali. 
578
579 L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi segnali sono:
580 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
581 \item[\const{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
582   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i
583   socket\index{socket} e i terminali possono generare questo segnale, in Linux
584   questo può essere usato anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia
585   avuto successo.
586 \item[\const{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
587   urgenti o \textit{out-of-band} su di un socket\index{socket}; per maggiori
588   dettagli al proposito si veda \secref{sec:TCP_urgent_data}.
589 \item[\const{SIGPOLL}] Questo segnale è equivalente a \const{SIGIO}, è
590   definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
591 \end{basedescript}
592
593
594 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
595 \label{sec:sig_job_control}
596
597 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
598 loro uso è specifico e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni in
599 cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
600 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
601 \item[\const{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
602   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
603   segnale, la sua gestione è trattata in \secref{sec:proc_wait}.
604 \item[\const{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
605   precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato. 
606 \item[\const{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
607   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
608   \const{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
609   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
610   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
611   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
612   processo.
613   
614   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
615   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
616   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
617   gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
618   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
619   inviare un avviso. 
620 \item[\const{SIGSTOP}] Il segnale ferma un processo (lo porta cioè in uno
621   stato di sleep, vedi \secref{sec:proc_sched}); il segnale non può essere né
622   intercettato, né ignorato, né bloccato.
623 \item[\const{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
624   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
625   (prodotto dalla combinazione \cmd{C-z}), ed al contrario di
626   \const{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
627   installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
628   o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
629   programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un gestore
630   per riabilitarlo prima di fermarsi.
631 \item[\const{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue una
632   sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in background
633   tenta di leggere da un terminale viene inviato questo segnale a tutti i
634   processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è di fermare il
635   processo.  L'argomento è trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
636 \item[\const{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \const{SIGTTIN}, ma
637   generato quando si tenta di scrivere o modificare uno dei modi del
638   terminale. L'azione predefinita è di fermare il processo, l'argomento è
639   trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
640 \end{basedescript}
641
642
643 \subsection{I segnali di operazioni errate}
644 \label{sec:sig_oper_error}
645
646 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
647 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
648 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
649 resto del sistema.
650
651 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
652 segnali sono:
653 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
654 \item[\const{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe,
655   (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un processo inizi a
656   scrivere su una di esse, che un'altro l'abbia aperta in lettura (si veda
657   \secref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
658   terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
659   segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
660   lo ha causato fallisce, restituendo l'errore \errcode{EPIPE}.
661 \item[\const{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Viene generato quando
662   c'è un advisory lock su un file NFS, ed il server riparte dimenticando la
663   situazione precedente.
664 \item[\const{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
665   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
666   tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. 
667 \item[\const{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
668   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
669   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
670   file, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. 
671 \end{basedescript}
672
673
674 \subsection{Ulteriori segnali}
675 \label{sec:sig_misc_sig}
676
677 Raccogliamo qui infine usa serie di segnali che hanno scopi differenti non
678 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
679 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
680 \item[\const{SIGUSR1}] Insieme a \const{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
681   dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
682   attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
683   possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
684   processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
685   gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
686 \item[\const{SIGUSR2}] È il secondo segnale a dispozione degli utenti. Vedi
687   quanto appena detto per \const{SIGUSR1}.
688 \item[\const{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
689   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
690   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
691   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
692   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
693 \item[\const{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
694   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
695   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
696   altri processi lo ignorano.
697 \end{basedescript}
698
699
700 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
701 \label{sec:sig_strsignal}
702
703 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
704 che stampano un messaggio di descrizione dato il numero. In genere si usano
705 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto (nel caso di
706 terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più segnali);
707 la prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU, accessibile avendo
708 definito \macro{\_GNU\_SOURCE}, ed è analoga alla funzione \func{strerror} (si
709 veda \secref{sec:sys_strerror}) per gli errori:
710 \begin{prototype}{string.h}{char *strsignal(int signum)} 
711   Ritorna il puntatore ad una stringa che contiene la descrizione del segnale
712   \param{signum}.
713 \end{prototype}
714 \noindent dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve
715 modificare il contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata
716 di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
717 necessario copiarlo.
718
719 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
720 \func{perror} descritta sempre in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo
721 è:
722 \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)} 
723   Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s},
724   seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}.
725 \end{prototype}
726
727 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
728 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di fare usare la variabile
729 \var{sys\_siglist}, che è definita in \file{signal.h} e può essere acceduta
730 con la dichiarazione:
731 \includecodesnip{listati/siglist.c}
732 l'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
733 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
734   *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
735   *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
736
737
738
739 \section{La gestione dei segnali}
740 \label{sec:sig_management}
741
742 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
743 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
744 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
745 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
746 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
747
748 In questa sezione vedremo come si effettua gestione dei segnali, a partire
749 dalla loro interazione con le system call, passando per le varie funzioni che
750 permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di un
751 processo alla loro occorrenza.
752
753
754 \subsection{Il comportamento generale del sistema.}
755 \label{sec:sig_gen_beha}
756
757 Abbiamo già trattato in \secref{sec:sig_intro} le modalità con cui il sistema
758 gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare però il
759 comportamento delle system call; in particolare due di esse, \func{fork} ed
760 \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in considerazione, data la
761 loro stretta relazione con la creazione di nuovi processi.
762
763 Come accennato in \secref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo processo
764 esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i singoli
765 segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi \secref{sec:sig_sigmask}).
766 Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi vengono cancellati; essi infatti
767 devono essere recapitati solo al padre, al figlio dovranno arrivare solo i
768 segnali dovuti alle sue azioni.
769
770 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
771 quanto detto in \secref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
772 installato un gestore vengono reimpostati a \const{SIG\_DFL}. Non ha più
773 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
774 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
775
776 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
777 gestore; viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
778 \const{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
779 \const{SIG\_IGN} le risposte per \const{SIGINT} e \const{SIGQUIT} per i
780 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
781 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
782
783 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre system call si danno
784 sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente}
785 (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse
786 appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un
787 segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è
788 sostanzialmente immediata; la risposta al segnale viene sempre data dopo che
789 la system call è stata completata, in quanto attendere per eseguire un
790 gestore non comporta nessun inconveniente.
791
792 In alcuni casi però alcune system call (che per questo motivo vengono chiamate
793 \textsl{lente}) possono bloccarsi indefinitamente. In questo caso non si può
794 attendere la conclusione della system call, perché questo renderebbe
795 impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il gestore viene
796 eseguito prima che la system call sia ritornata.  Un elenco dei casi in cui si
797 presenta questa situazione è il seguente:
798 \begin{itemize*}
799 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
800   presenti (come per certi file di dispositivo\index{file!di dispositivo}, i
801   socket\index{socket} o le pipe).
802 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
803   accettati immediatamente.
804 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
805   immediate per una una risposta.
806 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
807   eseguite immediatamente.
808 \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte
809   da altri processi.
810 \item la funzione \func{pause} (usata appunto per attendere l'arrivo di un
811   segnale).
812 \item la funzione \func{wait} (se nessun processo figlio è ancora terminato).
813 \end{itemize*}
814
815 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore
816 sia ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
817 anche la system call restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa è a
818 tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
819 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni per ripeterne la
820 chiamata qualora l'errore fosse questo.
821
822 Dimenticarsi di richiamare una system call interrotta da un segnale è un
823 errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
824 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
825 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
826 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
827
828 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
829 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente la system call invece
830 di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è da preoccuparsi di
831 controllare il codice di errore; si perde però la possibilità di eseguire
832 azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare condizione. 
833
834 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
835 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
836 \secref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
837 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le system call
838 ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
839
840
841 \subsection{La funzione \func{signal}}
842 \label{sec:sig_signal}
843
844 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
845 funzione \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.  Quest'ultimo
846 però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è tanto vaga
847 da essere del tutto inutile in un sistema Unix; è questo il motivo per cui
848 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
849 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
850   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
851   alcuni parametri aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
852   vedremo in \secref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
853   funzione \func{sigaction}.}  che è:
854 \begin{prototype}{signal.h}
855   {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)} 
856   
857   Installa la funzione di gestione \param{handler} (il gestore) per il
858   segnale \param{signum}.
859   
860   \bodydesc{La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo
861     o \const{SIG\_ERR} in caso di errore.}
862 \end{prototype}
863
864 In questa definizione si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è
865 una estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
866 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
867 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
868 \includecodesnip{listati/signal.c}
869 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
870 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
871 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
872 \type{sighandler\_t} che è:
873 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
874 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
875 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}.\footnote{si devono usare le
876   parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
877   operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna
878   un puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.}
879 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
880 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto il gestore del
881 segnale.
882
883 Il numero di segnale passato in \param{signum} può essere indicato
884 direttamente con una delle costanti definite in \secref{sec:sig_standard}. Il
885 gestore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da chiamare
886 all'occorrenza del segnale, può assumere anche i due valori costanti
887 \const{SIG\_IGN} con cui si dice ignorare il segnale e \const{SIG\_DFL} per
888 reinstallare l'azione predefinita.\footnote{si ricordi però che i due segnali
889   \const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP} non possono essere ignorati né
890   intercettati; l'uso di \const{SIG\_IGN} per questi segnali non ha alcun
891   effetto.}
892
893 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
894 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
895 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} (o si
896 imposta un \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di
897 essere ignorato), tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno
898 mai notificati.
899
900 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
901 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
902 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
903 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
904 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
905 librerie del C come le \acr{libc4} e le \acr{libc5}.\footnote{nelle
906   \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
907   posto di \file{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
908   ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
909
910 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
911 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
912 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento.  Il
913 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
914 per i motivi visti in \secref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
915 chiamando \func{sysv\_signal}, uno volta che si sia definita la macro
916 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.  In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
917 \func{signal} (ed ogni eventuale ridefinizine della stessa) è da evitare;
918 tutti i nuovi programmi dovrebbero usare \func{sigaction}.
919
920 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
921 processo che ignora i segnali \const{SIGFPE}, \const{SIGILL}, o
922 \const{SIGSEGV} (qualora questi non originino da una chiamata ad una
923 \func{kill} o ad una \func{raise}) è indefinito. Un gestore che ritorna da
924 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
925
926
927 \subsection{Le funzioni \func{kill} e \func{raise}}
928 \label{sec:sig_kill_raise}
929
930 Come accennato in \secref{sec:sig_types}, un segnale può essere generato
931 direttamente da un processo attraverso una opportuna system call. Le funzioni
932 che si usano di solito per inviare un segnale generico sono due, \func{raise} e
933 \func{kill}.
934
935 La prima funzione è \funcd{raise}, che è definita dallo standard ANSI C, e
936 serve per inviare un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la
937   presenza di un sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che
938   definire una funzione che invia il segnale al programma in esecuzione. Nel
939   caso di Linux questa viene implementata come funzione di compatibilità.}  il
940 suo prototipo è:
941 \begin{prototype}{signal.h}{int raise(int sig)}
942   Invia il segnale \param{sig} al processo corrente.
943   
944   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
945     errore, il solo errore restituito è \errval{EINVAL} qualora si sia
946     specificato un numero di segnale invalido.}
947 \end{prototype}
948
949 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
950 essere specificato con una delle macro definite in
951 \secref{sec:sig_classification}.  In genere questa funzione viene usata per
952 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
953 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
954 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
955 chiamando \func{raise}.
956
957 Mentre \func{raise} è una funzione di libreria, quando si vuole inviare un
958 segnale generico ad un processo occorre utilizzare la apposita system call,
959 questa può essere chiamata attraverso la funzione \funcd{kill}, il cui
960 prototipo è:
961 \begin{functions}
962   \headdecl{sys/types.h}
963   \headdecl{signal.h}
964   \funcdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)} Invia il segnale \param{sig} al
965   processo specificato con \param{pid}.
966   
967   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
968     errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
969     \begin{errlist}
970     \item[\errcode{EINVAL}] Il segnale specificato non esiste.
971     \item[\errcode{ESRCH}] Il processo selezionato non esiste.
972     \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
973       segnale.
974     \end{errlist}}
975 \end{functions}
976
977 Lo standard POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per
978 specificare il segnale nullo.  Se la funzione viene chiamata con questo valore
979 non viene inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori,
980 in tal caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi
981 necessari ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo specificato non esiste.
982 Si tenga conto però che il sistema ricicla i \acr{pid} (come accennato in
983 \secref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo non significa che
984 esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il segnale.
985
986 Il valore dell'argomento \param{pid} specifica il processo (o i processi) di
987 destinazione a cui il segnale deve essere inviato e può assumere i valori
988 riportati in \tabref{tab:sig_kill_values}.
989
990 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
991 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
992 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
993 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
994 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.
995
996 Una seconda funzione che può essere definita in termini di \func{kill} è
997 \funcd{killpg}, che è sostanzialmente equivalente a
998 \code{kill(-pidgrp, signal)}; il suo prototipo è:
999 \begin{prototype}{signal.h}{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)} 
1000   
1001   Invia il segnale \param{signal} al process group \param{pidgrp}.
1002   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1003     errore, gli errori sono gli stessi di \func{kill}.}
1004 \end{prototype}
1005 \noindent e che permette di inviare un segnale a tutto un \textit{process
1006   group} (vedi \secref{sec:sess_proc_group}).
1007
1008 \begin{table}[htb]
1009   \footnotesize
1010   \centering
1011   \begin{tabular}[c]{|r|l|}
1012     \hline
1013     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1014     \hline
1015     \hline
1016     $>0$ & il segnale è mandato al processo con il \acr{pid} indicato.\\
1017     0    & il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1018     del chiamante.\\ 
1019     $-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1020     $<-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo del process group 
1021     $|\code{pid}|$.\\
1022     \hline
1023   \end{tabular}
1024   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1025     \func{kill}.}
1026   \label{tab:sig_kill_values}
1027 \end{table}
1028
1029 Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in
1030 tutti gli altri casi l'user-ID reale o l'user-ID effettivo del processo
1031 chiamante devono corrispondere all'user-ID reale o all'user-ID salvato della
1032 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1033 \const{SIGCONT}, nel quale occorre che entrambi i processi appartengano alla
1034 stessa sessione. Inoltre, dato il ruolo fondamentale che riveste nel sistema
1035 (si ricordi quanto visto in \secref{sec:sig_termination}), non è possibile
1036 inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso non abbia
1037 un gestore installato.
1038
1039 Infine, seguendo le specifiche POSIX 1003.1-2001, l'uso della chiamata
1040 \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale sia inviato (con la solita
1041 eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i quali i permessi lo
1042 consentano. Lo standard permette comunque alle varie implementazione di
1043 escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione Linux non invia il
1044 segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1045
1046
1047 \subsection{Le funzioni \func{alarm} e \func{abort}}
1048 \label{sec:sig_alarm_abort}
1049
1050 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1051 vari segnali di temporizzazione e \const{SIGABRT}, per ciascuno di questi
1052 segnali sono previste funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più
1053 comune delle funzioni usate per la temporizzazione è \funcd{alarm} il cui
1054 prototipo è:
1055 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1056   Predispone l'invio di \const{SIGALRM} dopo \param{seconds} secondi.
1057   
1058   \bodydesc{La funzione restituisce il numero di secondi rimanenti ad un
1059     precedente allarme, o zero se non c'erano allarmi pendenti.}
1060 \end{prototype}
1061
1062 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1063 un'interruzione nel futuro, (ad esempio per effettuare una qualche operazione
1064 dopo un certo periodo di tempo), programmando l'emissione di un segnale (nel
1065 caso in questione \const{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato da
1066 \param{seconds}.
1067
1068 Se si specifica per \param{seconds} un valore nullo non verrà inviato nessun
1069 segnale; siccome alla chiamata viene cancellato ogni precedente allarme,
1070 questo può essere usato per cancellare una programmazione precedente. 
1071
1072 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1073 dell'allarme precedentemente programmato, in modo che sia possibile
1074 controllare se non si cancella un precedente allarme ed eventualmente
1075 predisporre le opportune misure per gestire il caso di necessità di più
1076 interruzioni.
1077
1078 In \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1079 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1080 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1081 processo tre diversi timer:
1082 \begin{itemize}
1083 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1084   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1085   l'emissione di \const{SIGALRM}.
1086 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1087   processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1088   di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGVTALRM}.
1089 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1090   utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1091   system call ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1092   \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{CPU time}). La scadenza
1093   di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGPROF}.
1094 \end{itemize}
1095
1096 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1097 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1098 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1099 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1100 genera il segnale una sola volta.
1101
1102 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1103 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1104 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1105 suo prototipo è:
1106 \begin{prototype}{sys/time.h}{int setitimer(int which, const struct
1107     itimerval *value, struct itimerval *ovalue)} 
1108   
1109   Predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza dell'intervallo
1110   \param{value} sul timer specificato da \func{which}.
1111   
1112   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1113     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o
1114     \errval{EFAULT}.}
1115 \end{prototype}
1116
1117 Il valore di \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1118 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1119 \tabref{tab:sig_setitimer_values}.
1120 \begin{table}[htb]
1121   \footnotesize
1122   \centering
1123   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1124     \hline
1125     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1126     \hline
1127     \hline
1128     \const{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1129     \const{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1130     \const{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1131     \hline
1132   \end{tabular}
1133   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1134     \func{setitimer}.}
1135   \label{tab:sig_setitimer_values}
1136 \end{table}
1137
1138 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1139 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1140 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1141 struttura \struct{itimerval}, definita in \figref{fig:file_stat_struct}.
1142
1143 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1144 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1145 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1146 permette una precisione fino al microsecondo.
1147
1148 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1149 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1150 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1151 è nullo il timer si ferma.
1152
1153 \begin{figure}[!htb]
1154   \footnotesize \centering
1155   \begin{minipage}[c]{15cm}
1156     \includestruct{listati/itimerval.h}
1157   \end{minipage} 
1158   \normalsize 
1159   \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1160     di sistema.}
1161   \label{fig:sig_itimerval}
1162 \end{figure}
1163
1164 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1165 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1166 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1167 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1168 \cite{glibc} che ne riporta la definizione mostrata in
1169 \figref{fig:sig_alarm_def}.
1170
1171 \begin{figure}[!htb]
1172   \footnotesize \centering
1173   \begin{minipage}[c]{15cm}
1174     \includestruct{listati/alarm_def.c}
1175   \end{minipage} 
1176   \normalsize 
1177   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1178   \label{fig:sig_alarm_def}
1179 \end{figure}
1180
1181 Si deve comunque tenere presente che la precisione di queste funzioni è
1182 limitata da quella della frequenza del timer di sistema (che nel caso dei PC
1183 significa circa 10~ms). Il sistema assicura comunque che il segnale non sarà
1184 mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè è sempre
1185 effettuato per eccesso).  
1186
1187 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1188 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1189 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1190 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1191 seconda del carico del sistema.
1192
1193 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1194 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1195 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1196 stato consegnato; in questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1197 in \secref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato.
1198
1199
1200 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1201 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1202 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1203 \begin{prototype}{sys/time.h}{int getitimer(int which, struct
1204     itimerval *value)}
1205   
1206   Legge in \param{value} il valore del timer specificato da \func{which}.
1207   
1208   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1209     errore e restituisce gli stessi errori di \func{getitimer}}
1210 \end{prototype}
1211 \noindent i cui parametri hanno lo stesso significato e formato di quelli di
1212 \func{setitimer}. 
1213
1214
1215 L'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale è \funcd{abort};
1216 che, come accennato in \secref{sec:proc_termination}, permette di abortire
1217 l'esecuzione di un programma tramite l'invio di \const{SIGABRT}. Il suo
1218 prototipo è:
1219 \begin{prototype}{stdlib.h}{void abort(void)}
1220   
1221   Abortisce il processo corrente.
1222   
1223   \bodydesc{La funzione non ritorna, il processo è terminato inviando il
1224   segnale di \const{SIGABRT}.}
1225 \end{prototype}
1226
1227 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} è che anche se il
1228 segnale è bloccato o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale
1229 può però essere intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura
1230 prima della terminazione del processo.
1231
1232 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1233 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1234 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1235 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1236 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1237 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1238 eventuali funzioni registrate con \func{at\_exit} e \func{on\_exit}.
1239
1240
1241 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1242 \label{sec:sig_pause_sleep}
1243
1244 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1245 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1246 genere questo veniva fatto con un opportuno loop di attesa, ma in un sistema
1247 multitasking un loop di attesa è solo un inutile spreco di CPU, per questo ci
1248 sono apposite funzioni che permettono di mettere un processo in stato di
1249 attesa.\footnote{si tratta in sostanza di funzioni che permettono di portare
1250   esplicitamente il processo in stato di \textit{sleep}, vedi
1251   \secref{sec:proc_sched}.}
1252
1253 Il metodo tradizionale per fare attendere ad un processo fino all'arrivo di un
1254 segnale è quello di usare la funzione \funcd{pause}, il cui prototipo è:
1255 \begin{prototype}{unistd.h}{int pause(void)}
1256   
1257   Pone il processo in stato di sleep fino al ritorno di un gestore.
1258   
1259   \bodydesc{La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed
1260     il relativo gestore è ritornato, nel qual caso restituisce -1 e
1261     \var{errno} assumerà il valore \errval{EINTR}.}
1262 \end{prototype}
1263
1264 La funzione segnala sempre una condizione di errore (il successo sarebbe
1265 quello di aspettare indefinitamente). In genere si usa questa funzione quando
1266 si vuole mettere un processo in attesa di un qualche evento specifico che non
1267 è sotto il suo diretto controllo (ad esempio la si può usare per interrompere
1268 l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un segnale inviato da un altro
1269 processo).
1270
1271 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1272 già noto nello standard POSIX.1 viene definita la funzione \funcd{sleep}, il
1273 cui prototipo è:
1274 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1275   
1276   Pone il processo in stato di sleep per \param{seconds} secondi.
1277   
1278   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o il
1279   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale.}
1280 \end{prototype}
1281
1282 La funzione attende per il tempo specificato, a meno di non essere interrotta
1283 da un segnale. In questo caso non è una buona idea ripetere la chiamata per il
1284 tempo rimanente, in quanto la riattivazione del processo può avvenire in un
1285 qualunque momento, ma il valore restituito sarà sempre arrotondato al secondo,
1286 con la conseguenza che, se la successione dei segnali è particolarmente
1287 sfortunata e le differenze si accumulano, si potranno avere ritardi anche di
1288 parecchi secondi. In genere la scelta più sicura è quella di stabilire un
1289 termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il numero di secondi da
1290 aspettare.
1291
1292 In alcune implementazioni inoltre l'uso di \func{sleep} può avere conflitti
1293 con quello di \const{SIGALRM}, dato che la funzione può essere realizzata con
1294 l'uso di \func{pause} e \func{alarm} (in maniera analoga all'esempio che
1295 vedremo in \secref{sec:sig_example}). In tal caso mescolare chiamata di
1296 \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione di \const{SIGALRM}, può
1297 causare risultati indefiniti. Nel caso delle \acr{glibc} è stata usata una
1298 implementazione completamente indipendente e questi problemi non ci sono.
1299
1300 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1301 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita la funzione
1302 \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di $\mu$); i due
1303 standard hanno delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc}
1304 seguono\footnote{secondo la pagina di manuale almeno dalla versione 2.2.2.}
1305 seguono quella di SUSv2 che prevede il seguente prototipo:
1306 \begin{prototype}{unistd.h}{int usleep(unsigned long usec)}
1307   
1308   Pone il processo in stato di sleep per \param{usec} microsecondi.
1309   
1310   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1311     caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore
1312     \errval{EINTR}.}
1313
1314 \end{prototype}
1315
1316 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1317 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \const{SIGALRM}. È pertanto
1318 deprecata in favore della funzione \funcd{nanosleep}, definita dallo standard
1319 POSIX1.b, il cui prototipo è:
1320 \begin{prototype}{unistd.h}{int nanosleep(const struct timespec *req, struct
1321     timespec *rem)}
1322   
1323   Pone il processo in stato di sleep per il tempo specificato da \param{req}.
1324   In caso di interruzione restituisce il tempo restante in \param{rem}.
1325   
1326   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1327     caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1328     \begin{errlist}
1329     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1330       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1331     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1332     \end{errlist}}
1333 \end{prototype}
1334
1335 Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1336 indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux questo è fatto
1337   utilizzando direttamente il timer del kernel.} e sia utilizzabile senza
1338 interferenze con l'uso di \const{SIGALRM}. La funzione prende come parametri
1339 delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui definizione è riportata in
1340 \figref{fig:sys_timeval_struct}, che permettono di specificare un tempo con
1341 una precisione (teorica) fino al nanosecondo.
1342
1343 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1344 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1345 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto inizialmente, e
1346 basta richiamare la funzione per completare l'attesa. 
1347
1348 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1349 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1350 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1351 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1352 occorrerà almeno attendere il successivo giro di scheduler\index{scheduler} e
1353 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1354 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1355 esecuzione); per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1356 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}.
1357
1358 In realtà è possibile ottenere anche pause più precise del centesimo di
1359 secondo usando politiche di scheduling real time come \const{SCHED\_FIFO} o
1360 \const{SCHED\_RR}; in tal caso infatti il meccanismo di scheduling ordinario
1361 viene evitato, e si raggiungono pause fino ai 2~ms con precisioni del $\mu$s.
1362
1363
1364
1365 \subsection{Un esempio elementare}
1366 \label{sec:sig_sigchld}
1367
1368 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1369 quello della gestione di \const{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1370 \secref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1371 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al
1372 padre.\footnote{in realtà in SVr4 eredita la semantica di System V, in cui il
1373   segnale si chiama \const{SIGCLD} e viene trattato in maniera speciale; in
1374   System V infatti se si imposta esplicitamente l'azione a \const{SIG\_IGN} il
1375   segnale non viene generato ed il sistema non genera zombie\index{zombie} (lo
1376   stato di terminazione viene scartato senza dover chiamare una \func{wait}).
1377   L'azione predefinita è sempre quella di ignorare il segnale, ma non attiva
1378   questo comportamento. Linux, come BSD e POSIX, non supporta questa semantica
1379   ed usa il nome di \const{SIGCLD} come sinonimo di \const{SIGCHLD}.} In
1380 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1381 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1382 gestore per \const{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello chiamare
1383 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1384 la formazione di zombie\index{zombie}.
1385
1386 In \figref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1387 implementazione generica di una routine di gestione per \const{SIGCHLD}, (che
1388 si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i test
1389 di \secref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con l'opzione
1390 \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa funzione come
1391 gestore di \const{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha più la creazione
1392 di zombie\index{zombie}.
1393
1394 %  è pertanto
1395 % naturale usare un esempio che ci permette di concludere la trattazione della
1396 % terminazione dei processi.
1397 % In questo caso si è tratterà di illustrare un esempio relativo ad un
1398 % gestore per che è previsto ritornare,
1399
1400 \begin{figure}[!htb]
1401   \footnotesize  \centering
1402   \begin{minipage}[c]{15cm}
1403     \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1404   \end{minipage}
1405   \normalsize 
1406   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1407     \texttt{SIGCHLD}.}  
1408   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1409 \end{figure}
1410
1411 Il codice del gestore è di lettura immediata; come buona norma di
1412 programmazione (si ricordi quanto accennato \secref{sec:sys_errno}) si
1413 comincia (\texttt{\small 12-13}) con il salvare lo stato corrente di
1414 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1415 (\texttt{\small 22-23}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1416 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che sarebbe altrimenti
1417 sarebbe sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1418 \func{wait}.
1419
1420 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1421 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1422 (\texttt{\small 15-21}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1423 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1424 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1425 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1426 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1427 i segnali segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al
1428 processo ne viene recapitato soltanto uno.
1429
1430 Questo può essere un caso comune proprio con \const{SIGCHLD}, qualora capiti
1431 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1432 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1433 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1434 rimosso sarà recapitato un solo segnale.
1435
1436 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1437 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1438 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1439 resterebbero in stato di zombie\index{zombie} per un tempo indefinito.
1440
1441 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1442 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1443 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda \secref{sec:proc_wait} per
1444 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1445 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1446 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1447
1448
1449
1450 \section{Gestione avanzata}
1451 \label{sec:sig_control}
1452
1453 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento ad alle modalità più elementari
1454 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1455 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie race
1456 condition\index{race condition} che i segnali possono generare e alla natura
1457 asincrona degli stessi.
1458
1459 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1460 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1461 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1462 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1463 casistica ordinaria.
1464
1465
1466 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1467 \label{sec:sig_example}
1468
1469 Come accennato in \secref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1470 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1471 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1472 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1473 \figref{fig:sig_sleep_wrong}.
1474
1475 Dato che è nostra intenzione utilizzare \const{SIGALRM} il primo passo della
1476 nostra implementazione di sarà quello di installare il relativo gestore
1477 salvando il precedente (\texttt{\small 14-17}).  Si effettuerà poi una
1478 chiamata ad \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del
1479 segnale a cui segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma
1480 (\texttt{\small 17-19}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause},
1481 causato dal ritorno del gestore (\texttt{\small 1-9}), si ripristina il
1482 gestore originario (\texttt{\small 20-21}) restituendo l'eventuale tempo
1483 rimanente (\texttt{\small 22-23}) che potrà essere diverso da zero qualora
1484 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1485
1486 \begin{figure}[!htb]
1487   \footnotesize \centering
1488   \begin{minipage}[c]{15cm}
1489     \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1490   \end{minipage}
1491   \normalsize 
1492   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1493   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1494 \end{figure}
1495
1496 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1497 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1498 presenta una pericolosa race condition\index{race condition}.  Infatti se il
1499 processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause} può
1500 capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa
1501 scada prima dell'esecuzione quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo
1502 l'arrivo di \const{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1503 deadlock\index{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più
1504 interrotta (se non in caso di un altro segnale).
1505
1506 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1507 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi \secref{sec:proc_longjmp}) per
1508 uscire dal gestore; in questo modo, con una condizione sullo stato di
1509 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1510 codice del tipo di quello riportato in \figref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1511
1512 \begin{figure}[!htb]
1513   \footnotesize \centering
1514   \begin{minipage}[c]{15cm}
1515     \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1516   \end{minipage}
1517   \normalsize 
1518   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1519   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1520 \end{figure}
1521
1522 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18-26}) non ritorna come in
1523 \figref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa \func{longjmp} (\texttt{\small 24}) per
1524 rientrare nel corpo principale del programma; dato che in questo caso il
1525 valore di uscita di \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione in
1526 (\texttt{\small 9-12}) si evita comunque che \func{pause} sia chiamata a
1527 vuoto.
1528
1529 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi; in questo caso infatti
1530 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali; se
1531 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, in questo caso
1532 l'esecuzione non riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo
1533 principale, interrompendone inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di
1534 problemi si presenterebbero se si volesse usare \func{alarm} per stabilire un
1535 timeout su una qualunque system call bloccante.
1536
1537 Un secondo esempio è quello in cui si usa il segnale per notificare una
1538 qualche forma di evento; in genere quello che si fa in questo caso è impostare
1539 nel gestore un opportuno flag da controllare nel corpo principale del
1540 programma (con un codice del tipo di quello riportato in
1541 \figref{fig:sig_event_wrong}).
1542
1543 \begin{figure}[!htb]
1544   \footnotesize\centering
1545   \begin{minipage}[c]{15cm}
1546     \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1547   \end{minipage}
1548   \normalsize 
1549   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1550     evento generato da un segnale.}
1551   \label{fig:sig_event_wrong}
1552 \end{figure}
1553
1554 La logica è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small 14-19}) una
1555 variabile globale preventivamente inizializzata nel programma principale, il
1556 quale potrà determinare, osservandone il contenuto, l'occorrenza o meno del
1557 segnale, e prendere le relative azioni conseguenti (\texttt{\small 6-11}).
1558
1559 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in \secref{sec:proc_race_cond},
1560 in cui si genera una race condition\index{race condition}; se infatti il
1561 segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small
1562   6}) ma prima della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua
1563 occorrenza sarà perduta.
1564
1565 Questi esempi ci mostrano che per una gestione effettiva dei segnali occorrono
1566 funzioni più sofisticate di quelle illustrate finora, che hanno origine dalla
1567 interfaccia semplice, ma poco sofisticata, dei primi sistemi Unix, in modo da
1568 consentire la gestione di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve
1569 reagire alla ricezione di un segnale.
1570
1571
1572
1573 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1574 \label{sec:sig_sigset}
1575
1576 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1577 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1578 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1579 gestire gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali
1580 pendenti.  Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica
1581 dei segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1582 permette di ottenete un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1583 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1584 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1585 viene usualmente chiamato), che è il tipo di dato che viene usato per gestire
1586 il blocco dei segnali.
1587
1588 In genere un \textsl{insieme di segnali} è rappresentato da un intero di
1589 dimensione opportuna, di solito si pari al numero di bit dell'architettura
1590 della macchina\footnote{nel caso dei PC questo comporta un massimo di 32
1591   segnali distinti, dato che in Linux questi sono sufficienti non c'è
1592   necessità di nessuna struttura più complicata.}, ciascun bit del quale è
1593 associato ad uno specifico segnale; in questo modo è di solito possibile
1594 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1595 processore; lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione
1596 degli insiemi di segnali: \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1597 \funcd{sigaddset}, \funcd{sigdelset} e \funcd{sigismember}, i cui prototipi
1598 sono:
1599 \begin{functions}
1600   \headdecl{signal.h} 
1601   
1602   \funcdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1603   vuoto (in cui non c'è nessun segnale).
1604  
1605   \funcdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1606   pieno (in cui ci sono tutti i segnali).
1607   
1608   \funcdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)} Aggiunge il segnale
1609   \param{signum} all'insieme di segnali \param{set}.
1610
1611   \funcdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)} Toglie il segnale
1612   \param{signum} dall'insieme di segnali \param{set}.
1613   
1614   \funcdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)} Controlla se il
1615   segnale \param{signum} è nell'insieme di segnali \param{set}.
1616   
1617   \bodydesc{Le prime quattro funzioni ritornano 0 in caso di successo, mentre
1618     \func{sigismember} ritorna 1 se \param{signum} è in \param{set} e 0
1619     altrimenti. In caso di errore tutte ritornano -1, con \var{errno}
1620     impostata a \errval{EINVAL} (il solo errore possibile è che \param{signum}
1621     non sia un segnale valido).}
1622 \end{functions}
1623
1624 Dato che in generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una
1625 implementazione (non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti
1626 per mettere tutti i segnali in un intero, o in \type{sigset\_t} possono essere
1627 immagazzinate ulteriori informazioni) tutte le operazioni devono essere
1628 comunque eseguite attraverso queste funzioni.
1629
1630 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1631 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1632 segnali attivi (vedi \secref{sec:sig_sigmask}). Essi possono essere definiti
1633 in due diverse maniere, aggiungendo i segnali voluti ad un insieme vuoto
1634 ottenuto con \func{sigemptyset} o togliendo quelli che non servono da un
1635 insieme completo ottenuto con \func{sigfillset}. Infine \func{sigismember}
1636 permette di verificare la presenza di uno specifico segnale in un
1637 insieme.
1638
1639
1640 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1641 \label{sec:sig_sigaction}
1642
1643 Abbiamo già accennato in \secref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
1644 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
1645 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
1646 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
1647
1648 La funzione principale dell'interfaccia POSIX.1 per i segnali è
1649 \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialemente lo stesso uso di \func{signal},
1650 permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può essere gestito
1651 da un processo. Il suo prototipo è:
1652 \begin{prototype}{signal.h}{int sigaction(int signum, const struct sigaction
1653     *act, struct sigaction *oldact)} 
1654   
1655   Installa una nuova azione per il segnale \param{signum}.
1656   
1657   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
1658     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1659   \begin{errlist}
1660   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido o si è
1661     cercato di installare il gestore per \const{SIGKILL} o
1662     \const{SIGSTOP}.
1663   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1664   \end{errlist}}
1665 \end{prototype}
1666
1667 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
1668 \param{signum}; si parla di \textsl{azione} e non di \textsl{gestore}
1669 come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione consente di specificare
1670 le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione che
1671 verrà eseguita alla sua occorrenza.  Per questo lo standard raccomanda di
1672 usare sempre questa funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene
1673 definita tramite essa), in quanto permette un controllo completo su tutti gli
1674 aspetti della gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore
1675 complessità d'uso.
1676
1677 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
1678 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
1679 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
1680 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
1681 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova.
1682
1683 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
1684 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
1685 ad un segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
1686 definita secondo quanto riportato in \figref{fig:sig_sigaction}. Il campo
1687 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
1688 più usato.
1689
1690 \begin{figure}[!htb]
1691   \footnotesize \centering
1692   \begin{minipage}[c]{15cm}
1693     \includestruct{listati/sigaction.h}
1694   \end{minipage} 
1695   \normalsize 
1696   \caption{La struttura \structd{sigaction}.} 
1697   \label{fig:sig_sigaction}
1698 \end{figure}
1699
1700 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
1701 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
1702 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
1703 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
1704 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
1705 \secref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
1706 l'invocazione.
1707
1708 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
1709 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
1710 \secref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
1711 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato
1712 eseguito correttamente; la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri
1713 gestori usando \var{sa\_mask} per bloccare \const{SIGALRM} durante la
1714 loro esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari
1715 aspetti del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo
1716 ai vari segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati
1717 in \tabref{tab:sig_sa_flag}.
1718
1719 \begin{table}[htb]
1720   \footnotesize
1721   \centering
1722   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1723     \hline
1724     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1725     \hline
1726     \hline
1727     \const{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \const{SIGCHLD} allora non deve
1728                            essere notificato quando il processo figlio viene
1729                            fermato da uno dei segnali \const{SIGSTOP},
1730                            \const{SIGTSTP}, \const{SIGTTIN} o 
1731                            \const{SIGTTOU}.\\
1732     \const{SA\_ONESHOT}  & Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
1733                            predefinito una volta che il gestore è stato
1734                            lanciato, riproduce cioè il comportamento della
1735                            semantica inaffidabile.\\  
1736     \const{SA\_RESETHAND}& Sinonimo di \const{SA\_ONESHOT}. \\
1737     \const{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
1738                            call} quando vengono interrotte dal suddetto
1739                            segnale; riproduce cioè il comportamento standard
1740                            di BSD.\\ 
1741     \const{SA\_NOMASK}   & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
1742                            l'esecuzione del gestore.\\
1743     \const{SA\_NODEFER}  & Sinonimo di \const{SA\_NOMASK}.\\
1744     \const{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
1745                            gestore in forma estesa usando
1746                            \var{sa\_sigaction} al posto di \var{sa\_handler}.\\
1747     \const{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno stack alternativo per
1748                            l'esecuzione del gestore (vedi
1749                            \secref{sec:sig_specific_features}).\\ 
1750     \hline
1751   \end{tabular}
1752   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
1753   \label{tab:sig_sa_flag}
1754 \end{table}
1755
1756 Come si può notare in \figref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction}
1757 permette\footnote{La possibilità è prevista dallo standard POSIX.1b, ed è
1758   stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x con l'introduzione dei segnali
1759   real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}). In precedenza era possibile
1760   ottenere alcune informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un
1761   secondo parametro addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è
1762   deprecato.}  di utilizzare due forme diverse di gestore, da specificare, a
1763 seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO}, rispettivamente
1764 attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler},\footnote{i due
1765   tipi devono essere usati in maniera alternativa, in certe implementazioni
1766   questi campi vengono addirittura definiti come \ctyp{union}.}  Quest'ultima
1767 è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima permette di
1768 usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni più
1769 dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
1770 riportata in \figref{fig:sig_siginfo_t}.
1771
1772 \begin{figure}[!htb]
1773   \footnotesize \centering
1774   \begin{minipage}[c]{15cm}
1775     \includestruct{listati/siginfo_t.h}
1776   \end{minipage} 
1777   \normalsize 
1778   \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.} 
1779   \label{fig:sig_siginfo_t}
1780 \end{figure}
1781  
1782 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
1783 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
1784 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
1785 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
1786 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
1787 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
1788 causato l'emissione del segnale.
1789
1790 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
1791 real-time e per tutti quelli inviati tramite \func{kill}, informazioni circa
1792 l'origine del segnale (se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill},
1793 ecc.). Alcuni segnali però usano \var{si\_code} per fornire una informazione
1794 specifica: ad esempio i vari segnali di errore (\const{SIGFPE},
1795 \const{SIGILL}, \const{SIGBUS} e \const{SIGSEGV}) lo usano per fornire
1796 maggiori dettagli riguardo l'errore (come il tipo di errore aritmetico, di
1797 istruzione illecita o di violazione di memoria) mentre alcuni segnali di
1798 controllo (\const{SIGCHLD}, \const{SIGTRAP} e \const{SIGPOLL}) forniscono
1799 altre informazioni specifiche.  In tutti i casi il valore del campo è
1800 riportato attraverso delle costanti (le cui definizioni si trovano
1801 \file{bits/siginfo.h}) il cui elenco dettagliato è disponibile nella pagina di
1802 manuale di di \func{sigaction}.
1803
1804 Il resto della struttura è definito come \ctyp{union} ed i valori
1805 eventualmente presenti dipendono dal segnale, così \const{SIGCHLD} ed i
1806 segnali real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}) inviati tramite
1807 \func{kill} avvalorano \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti
1808 al processo che ha emesso il segnale, \const{SIGILL}, \const{SIGFPE},
1809 \const{SIGSEGV} e \const{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr} con l'indirizzo cui
1810 è avvenuto l'errore, \const{SIGIO} (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io})
1811 avvalora \var{si\_fd} con il numero del file descriptor e \var{si\_band} per i
1812 dati urgenti su un socket\index{socket}.
1813
1814 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
1815 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
1816 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
1817 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
1818 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}.  Per questo motivo
1819 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
1820 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
1821 un ripristino corretto dello stesso.
1822
1823 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
1824 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
1825 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
1826 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
1827 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
1828 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
1829 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
1830
1831 \begin{figure}[!htb]
1832   \footnotesize  \centering
1833   \begin{minipage}[c]{15.6cm}
1834     \includecodesample{listati/Signal.c}
1835   \end{minipage} 
1836   \normalsize 
1837   \caption{La funzione \funcd{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
1838     attraverso \func{sigaction}.}
1839   \label{fig:sig_Signal_code}
1840 \end{figure}
1841
1842 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
1843 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
1844 \func{sigaction} una funzione equivalente, il cui codice è riportato in
1845 \figref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel file
1846 \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati).  Si noti come, essendo la funzione
1847 estremamente semplice, è definita come \direct{inline}.\footnote{la direttiva
1848   \direct{inline} viene usata per dire al compilatore di trattare la funzione
1849   cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il codice direttamente
1850   nel testo del programma.  Anche se i compilatori più moderni sono in grado
1851   di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando le opportune
1852   ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le prestazioni per
1853   le funzioni piccole ed usate di frequente (in particolare nel kernel, dove
1854   in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso in user
1855   space, non sono sempre adatte). In tal caso infatti le istruzioni per creare
1856   un nuovo frame nello stack per chiamare la funzione costituirebbero una
1857   parte rilevante del codice, appesantendo inutilmente il programma.
1858   Originariamente questo comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma
1859   queste hanno tutta una serie di problemi di sintassi nel passaggio degli
1860   argomenti (si veda ad esempio \cite{PratC}) che in questo modo possono
1861   essere evitati.}
1862
1863
1864
1865
1866
1867 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
1868   \textit{signal mask}}
1869 \label{sec:sig_sigmask}
1870
1871 Come spiegato in \secref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
1872 permettono si bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente,
1873 impostando \const{SIG\_IGN} come azione) la consegna dei segnali ad un
1874 processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei
1875   segnali} (o \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux
1876   essa è mantenuta dal campo \var{blocked} della \struct{task\_struct} del
1877   processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo
1878 accennato in \secref{sec:proc_fork} che la \textit{signal mask} viene
1879 ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo visto al
1880 paragrafo precedente che essa può essere modificata, durante l'esecuzione di
1881 un gestore, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
1882
1883 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di \secref{fig:sig_event_wrong} è
1884 che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice (nel caso in
1885 questione la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag
1886 che testimoniava l'avvenuta occorrenza del segnale) in modo da essere sicuri
1887 che essi siano eseguiti senza interruzioni.
1888
1889 Le operazioni più semplici, come l'assegnazione o il controllo di una
1890 variabile (per essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}) di
1891 norma sono atomiche, quando occorrono operazioni più complesse si può invece
1892 usare la funzione \funcd{sigprocmask} che permette di bloccare uno o più
1893 segnali; il suo prototipo è:
1894 \begin{prototype}{signal.h}
1895 {int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)} 
1896   
1897   Cambia la \textsl{maschera dei segnali} del processo corrente.
1898   
1899   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
1900     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1901   \begin{errlist}
1902   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
1903   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1904   \end{errlist}}
1905 \end{prototype}
1906
1907 La funzione usa l'insieme di segnali dato all'indirizzo \param{set} per
1908 modificare la maschera dei segnali del processo corrente. La modifica viene
1909 effettuata a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità
1910 specificate in \tabref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore
1911 non nullo per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
1912 quell'indirizzo.
1913
1914 \begin{table}[htb]
1915   \footnotesize
1916   \centering
1917   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1918     \hline
1919     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1920     \hline
1921     \hline
1922     \const{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
1923                            quello specificato e quello corrente.\\
1924     \const{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
1925                            dalla maschera dei segnali, specificare la
1926                            cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
1927     \const{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
1928                            specificato da \param{set}.\\
1929     \hline
1930   \end{tabular}
1931   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
1932     \func{sigprocmask}.}
1933   \label{tab:sig_procmask_how}
1934 \end{table}
1935
1936 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
1937 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
1938 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
1939 \secref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del flag
1940 e la sua cancellazione. 
1941
1942 La funzione può essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio
1943 per riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però
1944 occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene
1945 perduta alla conclusione del terminatore. 
1946
1947 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
1948 dei casi di race condition\index{race condition} restano aperte alcune
1949 possibilità legate all'uso di \func{pause}; il caso è simile a quello del
1950 problema illustrato nell'esempio di \secref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè
1951 la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per
1952 uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima
1953 dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica
1954 della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla
1955 sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione
1956 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
1957 \begin{prototype}{signal.h}
1958 {int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
1959   
1960   Imposta la \textit{signal mask} specificata, mettendo in attesa il processo.
1961   
1962   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
1963     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1964   \begin{errlist}
1965   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
1966   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1967   \end{errlist}}
1968 \end{prototype}
1969
1970 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
1971 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
1972 \secref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
1973 \const{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per
1974 poter usare l'implementazione vista in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
1975 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
1976 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
1977 ottenere un'implementazione, riportata in \figref{fig:sig_sleep_ok} che non
1978 presenta neanche questa necessità.
1979
1980 \begin{figure}[!htb]
1981   \footnotesize   \centering
1982   \begin{minipage}[c]{15.6cm}
1983     \includecodesample{listati/sleep.c}
1984   \end{minipage} 
1985   \normalsize 
1986   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
1987   \label{fig:sig_sleep_ok}
1988 \end{figure}
1989
1990 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
1991 non si è usato l'approccio di \figref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando l'uso
1992 di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small 35-37})
1993 non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per interrompere il
1994 programma messo in attesa.
1995
1996 La prima parte della funzione (\texttt{\small 11-15}) provvede ad installare
1997 l'opportuno gestore per \const{SIGALRM}, salvando quello originario, che
1998 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 28}); il passo
1999 successivo è quello di bloccare \const{SIGALRM} (\texttt{\small 17-19}) per
2000 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2001 \func{alarm} (\texttt{\small 21}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2002 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2003 fine (\texttt{\small 27}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2004 \var{sleep\_mask} per riattivare \const{SIGALRM} all'esecuzione di
2005 \func{sigsuspend}.  
2006
2007 In questo modo non sono più possibili race condition\index{race condition}
2008 dato che \const{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla
2009 chiamata di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può
2010 essere applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2011 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2012 \begin{enumerate*}
2013 \item Leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2014   con \func{sigprocmask}. 
2015 \item Mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2016   ricezione del segnale voluto.
2017 \item Ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2018 \end{enumerate*}
2019 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2020 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il
2021 deadlock\index{deadlock} dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione
2022 di \func{sigsuspend}.
2023
2024
2025 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
2026 \label{sec:sig_specific_features}
2027
2028 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
2029 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
2030 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
2031
2032 La prima di queste funzioni è \funcd{sigpending}, anch'essa introdotta dallo
2033 standard POSIX.1; il suo prototipo è:
2034 \begin{prototype}{signal.h}
2035 {int sigpending(sigset\_t *set)} 
2036   
2037 Scrive in \param{set} l'insieme dei segnali pendenti.
2038   
2039   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2040     errore.}
2041 \end{prototype}
2042
2043 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
2044 in corso, cioè i segnali che sono stato inviati dal kernel ma non sono stati
2045 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
2046 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
2047 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
2048 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
2049 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
2050
2051 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
2052 di usare uno stack alternativo per i segnali; è cioè possibile fare usare al
2053 sistema un altro stack (invece di quello relativo al processo, vedi
2054 \secref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
2055 gestore. L'uso di uno stack alternativo è del tutto trasparente ai
2056 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
2057 \begin{enumerate}
2058 \item Allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
2059   stack alternativo.
2060 \item Usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
2061   l'esistenza e la locazione dello stack alternativo.
2062 \item Quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
2063   specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi \tabref{tab:sig_sa_flag}) per
2064   dire al sistema di usare lo stack alternativo durante l'esecuzione del
2065   gestore. 
2066 \end{enumerate}
2067
2068 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
2069 memoria con \code{malloc}; in \file{signal.h} sono definite due costanti,
2070 \const{SIGSTKSZ} e \const{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
2071 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
2072 prima delle due è la dimensione canonica per uno stack di segnali e di norma è
2073 sufficiente per tutti gli usi normali. 
2074
2075 La seconda è lo spazio che occorre al sistema per essere in grado di lanciare
2076 il gestore e la dimensione di uno stack alternativo deve essere sempre
2077 maggiore di questo valore. Quando si conosce esattamente quanto è lo spazio
2078 necessario al gestore gli si può aggiungere questo valore per allocare uno
2079 stack di dimensione sufficiente.
2080
2081 Come accennato per poter essere usato lo stack per i segnali deve essere
2082 indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il suo
2083 prototipo è:
2084 \begin{prototype}{signal.h}
2085 {int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
2086   
2087 Installa un nuovo stack per i segnali.
2088   
2089   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2090     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2091
2092   \begin{errlist}
2093   \item[\errcode{ENOMEM}] La dimensione specificata per il nuovo stack è minore
2094   di \const{MINSIGSTKSZ}.
2095   \item[\errcode{EPERM}] Uno degli indirizzi non è valido.
2096   \item[\errcode{EFAULT}] Si è cercato di cambiare lo stack alternativo mentre
2097   questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di esso).
2098   \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
2099   valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
2100   \end{errlist}}
2101 \end{prototype}
2102
2103 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
2104 \var{stack\_t}, definita in \figref{fig:sig_stack_t}. I due valori \param{ss}
2105 e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo stack da
2106 installare e quello corrente (che viene restituito dalla funzione per un
2107 successivo ripristino).
2108
2109 \begin{figure}[!htb]
2110   \footnotesize \centering
2111   \begin{minipage}[c]{15cm}
2112     \includestruct{listati/stack_t.h}
2113   \end{minipage} 
2114   \normalsize 
2115   \caption{La struttura \structd{stack\_t}.} 
2116   \label{fig:sig_stack_t}
2117 \end{figure}
2118
2119 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello stack,
2120 mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo \var{ss\_flags} invece
2121 indica lo stato dello stack. Nell'indicare un nuovo stack occorre
2122 inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size} rispettivamente al puntatore e
2123 alla dimensione della memoria allocata, mentre \var{ss\_flags} deve essere
2124 nullo.  Se invece si vuole disabilitare uno stack occorre indicare
2125 \const{SS\_DISABLE} come valore di \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno
2126 ignorati.
2127
2128 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
2129 dimensione dello stack corrente nei relativi campi, mentre \var{ss\_flags}
2130 potrà assumere il valore \const{SS\_ONSTACK} se il processo è in esecuzione
2131 sullo stack alternativo (nel qual caso non è possibile cambiarlo) e
2132 \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
2133
2134 In genere si installa uno stack alternativo per i segnali quando si teme di
2135 avere problemi di esaurimento dello stack standard o di superamento di un
2136 limite imposto con chiamata de tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}.
2137 In tal caso infatti si avrebbe un segnale di \const{SIGSEGV}, che potrebbe
2138 essere gestito soltanto avendo abilitato uno stack alternativo. 
2139
2140 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo stack
2141 alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al contrario di quanto
2142 avviene per lo stack ordinario dei processi, non si accresce automaticamente
2143 (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a conseguenze imprevedibili).
2144 Si ricordi infine che una chiamata ad una funzione della famiglia
2145 \func{exec} cancella ogni stack alternativo.
2146
2147 Abbiamo visto in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
2148 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
2149 del programma; sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
2150 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
2151 modificarlo con \func{sigprocmask}. 
2152
2153 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
2154 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
2155 dall'implementazione; in particolare BSD prevede che sia ripristinata la
2156 maschera dei segnali precedente l'invocazione, come per un normale ritorno,
2157 mentre System V no.
2158
2159 Lo standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
2160 \func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle
2161 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
2162 \secref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
2163
2164 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
2165 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere quale dei
2166 due comportamenti il programma deve assumere; i loro prototipi sono:
2167 \begin{functions}
2168   \headdecl{setjmp.h} 
2169   
2170   \funcdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)} Salva il contesto
2171   dello stack per un salto non-locale\index{salto non-locale}.
2172  
2173   \funcdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)} Esegue un salto
2174   non-locale su un precedente contesto.
2175
2176   \bodydesc{Le due funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e
2177     \func{longjmp} di \secref{sec:proc_longjmp}, ma consentono di specificare
2178     il comportamento sul ripristino o meno della maschera dei segnali.}
2179 \end{functions}
2180
2181 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
2182 salvato il contesto dello stack per permettere il salto non-locale
2183 \index{salto non-locale}; nel caso specifico essa è di tipo
2184 \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf} come per le analoghe di
2185 \secref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso viene salvata anche la
2186 maschera dei segnali.
2187
2188 Nel caso di \func{sigsetjmp} se si specifica un valore di \param{savesigs}
2189 diverso da zero la maschera dei valori sarà salvata in \param{env} e
2190 ripristinata in un successivo \func{siglongjmp}; quest'ultima funzione, a
2191 parte l'uso di \type{sigjmp\_buf} per \param{env}, è assolutamente identica a
2192 \func{longjmp}.
2193
2194
2195
2196 \subsection{I segnali real-time}
2197 \label{sec:sig_real_time}
2198
2199
2200 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2201 real-time, ha introdotto una estensione del modello classico dei segnali che
2202 presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa estensione è stata
2203   introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43(?), e dalle \acr{glibc}
2204   2.1(?).} in particolare sono stati superati tre limiti fondamentali dei
2205 segnali classici:
2206 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2207 \item[I segnali non sono accumulati] 
2208   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2209   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2210   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2211 \item[I segnali non trasportano informazione]   
2212   i segnali classici non prevedono prevedono altra informazione sull'evento
2213   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2214   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2215 \item[I segnali non hanno un ordine di consegna] 
2216   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2217   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2218   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2219 \end{basedescript}
2220
2221
2222 Per poter superare queste limitazioni lo standard ha introdotto delle nuove
2223 caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di segnali, che
2224 vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le funzionalità
2225 aggiunte sono:
2226
2227 \begin{enumerate}
2228 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2229   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2230   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2231   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera.
2232 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2233   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2234   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore.
2235 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2236   attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2237   \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2238   \var{sa\_sigaction}.
2239 \end{enumerate}
2240
2241 Queste nuove funzionalità (eccetto l'ultima, che, come vedremo, è parzialmente
2242 disponibile anche con i segnali ordinari) si applicano solo ai nuovi segnali
2243 real-time; questi ultimi sono accessibili in un range di valori specificati
2244 dalle due macro \const{SIGRTMIN} e \const{SIGRTMAX},\footnote{in Linux di
2245   solito il primo valore è 32, ed il secondo \code{\_NSIG-1}, che di norma è
2246   63, per un totale di 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti
2247   da POSIX.1b.} che specificano il numero minimo e massimo associato ad un
2248 segnale real-time.
2249
2250 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2251 consegnati per primi, inoltre i segnali real-time non possono interrompere
2252 l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la loro azione
2253 predefinita è quella di terminare il programma.  I segnali ordinari hanno
2254 tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque segnale
2255 real-time.
2256
2257 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2258 specifico, a meno di non utilizzarli in meccanismi di notifica come quelli per
2259 l'I/O asincrono (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di
2260 messaggi POSIX (vedi \secref{sec:ipc_posix_mq}); pertanto devono essere
2261 inviati esplicitamente. 
2262
2263 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2264 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2265 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2266 forma estesa \var{sa\_sigaction} (vedi \secref{sec:sig_sigaction}).  In questo
2267 modo tutti i segnali real-time possono restituire al gestore una serie di
2268 informazioni aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui
2269 definizione abbiamo già visto in \figref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione
2270 dei gestori in forma estesa.
2271
2272 In particolare i campi utilizzati dai segnali real-time sono \var{si\_pid} e
2273 \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il \acr{pid} e
2274 l'user-ID effettivo del processo che ha inviato il segnale, mentre per la
2275 restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2276
2277 Questo è una \ctyp{union} di tipo \struct{sigval\_t} (la sua definizione è in
2278 \figref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2279 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un indirizzo, se usata nella forma
2280 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali real-time e da vari
2281 meccanismi di notifica\footnote{un campo di tipo \struct{sigval\_t} è presente
2282   anche nella struttura \struct{sigevent} che viene usata dai meccanismi di
2283   notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2284   \secref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
2285   \secref{sec:ipc_posix_mq}).} per restituire dati al gestore del segnale; in
2286 alcune definizioni essa viene identificata anche come \code{union sigval}.
2287
2288 \begin{figure}[!htb]
2289   \footnotesize \centering
2290   \begin{minipage}[c]{15cm}
2291     \includestruct{listati/sigval_t.h}
2292   \end{minipage} 
2293   \normalsize 
2294   \caption{La unione \structd{sigval\_t}.}
2295   \label{fig:sig_sigval}
2296 \end{figure}
2297
2298 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2299 inviare segnali real-time, poichè non è in grado di fornire alcun valore
2300 per \struct{sigval\_t}; per questo motivo lo standard ha previsto una nuova
2301 funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo è:
2302 \begin{prototype}{signal.h}
2303   {int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const sigval\_t value)}
2304   
2305   Invia il segnale \param{signo} al processo \param{pid}, restituendo al
2306   gestore il valore \param{value}.
2307   
2308   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2309     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2310   \begin{errlist}
2311   \item[\errcode{EAGAIN}] La coda è esaurita, ci sono già \const{SIGQUEUE\_MAX}
2312     segnali in attesa si consegna.
2313   \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2314     segnale al processo specificato.
2315   \item[\errcode{ESRCH}] Il processo \param{pid} non esiste.
2316   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2317     \param{signo}.
2318   \end{errlist}
2319   ed inoltre \errval{ENOMEM}.}
2320 \end{prototype}
2321
2322 Il comportamento della funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i
2323 privilegi occorrenti ad inviare il segnale ad un determinato processo sono gli
2324 stessi; un valore nullo di \func{signo} permette di verificare le condizioni
2325 di errore senza inviare nessun segnale.
2326
2327 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2328 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2329 (vale a dire che c'è posto\footnote{la profondità della coda è indicata dalla
2330   costante \const{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite
2331   dallo standard POSIX, che non abbiamo riportato esplicitamente in
2332   \secref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2333   \const{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32.} nella coda dei segnali
2334 real-time) esso viene inserito e diventa pendente; una volta consegnato
2335 riporterà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2336 \const{SI\_QUEUE} e il campo \var{si\_value} riceverà quanto inviato con
2337 \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma classica il
2338 segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei segnali
2339 real-time (priorità e coda) saranno perse.
2340
2341 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni che permettono di
2342 gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono in particolar
2343 modo nel caso dei thread, in cui si possono usare i segnali real-time come
2344 meccanismi di comunicazione elementare; la prima di queste funzioni è
2345 \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2346 \begin{prototype}{signal.h}
2347   {int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2348   
2349   Attende che uno dei segnali specificati in \param{set} sia pendente.
2350   
2351   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2352     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2353   \begin{errlist}
2354   \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta.
2355   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2356     \param{set}.
2357   \end{errlist}
2358   ed inoltre \errval{EFAULT}.}
2359 \end{prototype}
2360
2361 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque dei segnali
2362 specificati da \param{set}, il cui valore viene restituito in \param{sig}.  Se
2363 sono pendenti più segnali, viene estratto quello a priorità più alta (cioè con
2364 il numero più basso). Se, nel caso di segnali real-time, c'è più di un segnale
2365 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2366 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato.  Se non c'è
2367 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2368 uno.
2369
2370 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2371 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2372 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2373 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2374 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2375 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2376 prevedibile.
2377
2378 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni, anch'esse usate
2379 prevalentemente con i thread; \funcd{sigwaitinfo} e \funcd{sigtimedwait}, i
2380 relativi prototipi sono:
2381 \begin{functions}
2382   \headdecl{signal.h}   
2383
2384   \funcdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}  
2385   
2386   Analoga a \func{sigwait}, ma riceve anche le informazioni associate al
2387   segnale in \param{info}.
2388   
2389   \funcdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *value, const
2390     struct timespec *info)}
2391   
2392   Analoga a \func{sigwaitinfo}, con un la possibilità di specificare un
2393   timeout in \param{timeout}.
2394
2395   
2396   \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
2397     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori già visti per
2398     \func{sigwait}, ai quali si aggiunge, per \func{sigtimedwait}:
2399   \begin{errlist}
2400   \item[\errcode{EAGAIN}] Si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2401     fosse emesso.
2402   \end{errlist}
2403 }
2404 \end{functions}
2405
2406 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2407 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2408 tramite \param{info}; in particolare viene restituito il numero del segnale
2409 nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il segnale è
2410 stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno ad esso
2411 associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è indefinito. 
2412
2413 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout,
2414 scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si specifica un puntatore nullo
2415 il comportamento sarà identico a \func{sigwaitinfo}, se si specifica un tempo
2416 di timeout nullo, e non ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà
2417 immediatamente; in questo modo si può eliminare un segnale dalla coda senza
2418 dover essere bloccati qualora esso non sia presente.
2419
2420 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2421 com i thread. In genere esse vengono chiamate dal thread incaricato della
2422 gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che usualmente
2423 sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per mettersi in attesa
2424 del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non devono essere
2425 installati gestori, che solo il thread di gestione deve usare \func{sigwait} e
2426 che, per evitare che venga eseguita l'azione predefinita, i segnali gestiti in
2427 questa maniera devono essere mascherati per tutti i thread, compreso quello
2428 dedicato alla gestione, che potrebbe riceverlo fra due chiamate successive.
2429
2430
2431 %%% Local Variables: 
2432 %%% mode: latex
2433 %%% TeX-master: "gapil"
2434 %%% TeX-master: "gapil"
2435 %%% End: