Iniziato esempio Mutex
[gapil.git] / signal.tex
1 \chapter{I segnali}
2 \label{cha:signals}
3
4 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
5 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
6 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
7 un'interruzione software portata ad un processo.
8
9 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
10 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, etc.) ma possono
11 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
12 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
13 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
14
15 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
16 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
17 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
18 di generazione fino ad esaminare in dettaglio funzioni e le metodologie di
19 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
20 versioni dello standard POSIX.
21
22
23 \section{Introduzione}
24 \label{sec:sig_intro}
25
26 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
27 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
28 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
29 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
30
31
32 \subsection{I concetti base}
33 \label{sec:sig_base}
34
35 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
36 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
37 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
38 il seguente:
39
40 \begin{itemize*}
41 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
42   accesso alla memoria fuori dai limiti validi.
43 \item la terminazione di un processo figlio.
44 \item la scadenza di un timer o di un allarme.
45 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
46   essere eseguita.
47 \item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
48   si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
49   della pressione di tasti del terminale come \code{C-c} o
50   \code{C-z}.\footnote{indichiamo con \code{C-x} la pressione simultanea al
51     tasto \code{x} del tasto control (ctrl in molte tastiere).}
52 \item l'esecuzione di una \func{kill} o di una \func{raise} da parte del
53   processo stesso o di un'altro (solo nel caso della \func{kill}).
54 \end{itemize*}
55
56 Ciascuno di questi eventi (compresi gli ultimi due che pure sono controllati
57 dall'utente o da un altro processo) comporta l'intervento diretto da parte del
58 kernel che causa la generazione un particolare tipo di segnale.
59
60 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
61 viene eseguita una azione predefinita o una apposita routine di gestione
62 (quello che da qui in avanti chiameremo il \textsl{gestore} del segnale,
63 dall'inglese\textit{signal handler}) che può essere stata specificata
64 dall'utente (nel qual caso si dice che si \textsl{intercetta} il segnale).
65
66
67 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
68 \label{sec:sig_semantics}
69
70 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
71 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix.  Si possono
72 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
73 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
74   affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
75 \textit{unreliable}).
76
77 Nella \textsl{semantica inaffidabile} (quella implementata dalle prime
78 versioni di Unix) la routine di gestione del segnale specificata dall'utente
79 non resta attiva una volta che è stata eseguita; è perciò compito dell'utente
80 stesso ripetere l'installazione all'interno del \textsl{gestore} del segnale,
81 in tutti quei casi in cui si vuole che esso resti attivo.
82
83 In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
84 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
85 \secref{fig:sig_old_handler}, nel programma principale viene installato un
86 gestore (\texttt{\small 5}), ed in quest'ultimo la prima operazione
87 (\texttt{\small 11}) è quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione
88 del gestore un secondo segnale arriva prima che esso abbia potuto eseguire la
89 reinstallazione, verrà eseguito il comportamento predefinito assegnato al
90 segnale stesso, il che può comportare, a seconda dei casi, che il segnale
91 viene perso (se l'impostazione predefinita era quello di ignorarlo) o la
92 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista non
93 verrà eseguita.
94
95 \begin{figure}[!htb]
96   \footnotesize \centering
97   \begin{minipage}[c]{15cm}
98     \begin{lstlisting}{}
99 int sig_handler();            /* handler function */
100 int main()
101 {
102     ...
103     signal(SIGINT, sig_handler);  /* establish handler */
104     ...
105 }
106
107 int sig_handler() 
108 {
109     signal(SIGINT, sig_handler);  /* restablish handler */
110     ...                           /* process signal */
111 }
112     \end{lstlisting}
113   \end{minipage} 
114   \normalsize 
115   \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
116     inaffidabile.} 
117   \label{fig:sig_old_handler}
118 \end{figure}
119
120 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
121 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}; infatti la ricezione del
122 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni
123 atomiche, e sono sempre possibili delle race condition\index{race condition}
124 (sull'argomento vedi quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}).
125
126 Un'altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i
127 segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il
128 segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla in occasione
129 di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
130
131 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
132 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno
133 tutti i problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono
134 \textsl{generati} dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che
135 causa il segnale. In genere questo viene fatto dal kernel impostando l'apposito
136 campo della \var{task\_struct} del processo nella process table (si veda
137 \figref{fig:proc_task_struct}).
138
139 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
140 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
141 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
142 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
143 procedura viene effettuata dallo scheduler\index{scheduler} quando,
144 riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del
145 segnale nella \var{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
146
147 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
148 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
149 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
150 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
151 ignorarlo.
152
153 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
154 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
155 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
156 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi \secref{sec:sig_sigmask})
157 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
158
159
160 \subsection{Tipi di segnali}
161 \label{sec:sig_types}
162
163 In generale gli eventi che generano segnali si possono dividere in tre
164 categorie principali: errori, eventi esterni e richieste esplicite.
165
166 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
167 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
168 genere la condizione di errore più comune comporta la restituzione di un
169 codice di errore da parte di una funzione di libreria, sono gli errori che
170 possono avvenire ovunque in un programma che causano l'emissione di un
171 segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi.
172
173 Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
174 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
175 input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.
176
177 Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
178 \func{kill} o \func{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
179 viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
180 di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.
181
182 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
183 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
184 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
185 tale azione; molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
186 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
187 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
188 possono arrivare dopo qualche istruzione.
189
190 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
191 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
192 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
193 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
194 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
195
196 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
197 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
198 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
199 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
200 internamente o esternamente al processo.
201
202
203 \subsection{La notifica dei segnali}
204 \label{sec:sig_notification}
205
206 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
207 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
208 \var{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
209 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
210 verrà notificato al processo (o verrà specificata come azione quella di
211 ignorarlo).
212
213 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
214 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo
215 scheduler\index{scheduler} che esegue l'azione specificata. Questo a meno che
216 il segnale in questione non sia stato bloccato prima della notifica, nel qual
217 caso l'invio non avviene ed il segnale resta \textsl{pendente}
218 indefinitamente. Quando lo si sblocca il segnale \textsl{pendente} sarà subito
219 notificato.
220
221 Si ricordi però che se l'azione specificata per un segnale è quella di essere
222 ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua generazione,
223 e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato (perché ciò che viene
224 bloccata è la notifica). Per questo motivo un segnale, fintanto che viene
225 ignorato, non sarà mai notificato, anche se è stato bloccato ed in seguito si
226 è specificata una azione diversa (nel qual caso solo i segnali successivi alla
227 nuova specificazione saranno notificati).
228
229 Una volta che un segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
230 una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per il
231 segnale. Per alcuni segnali (\macro{SIGKILL} e \macro{SIGSTOP}) questa azione
232 è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri si può selezionare
233 una  delle tre possibilità seguenti:
234
235 \begin{itemize*}
236 \item ignorare il segnale.
237 \item catturare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato.
238 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
239 \end{itemize*}
240
241 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
242 \func{signal} e \func{sigaction} (vedi \secref{sec:sig_signal} e
243 \secref{sec:sig_sigaction}). Se si è installato un gestore sarà
244 quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.  Inoltre il sistema
245 farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale, quest'ultimo
246 venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race
247 condition\index{race condition}).
248
249 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione
250 standard che (come vedremo in \secref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun
251 segnale; nella maggior parte dei casi essa porta alla terminazione del
252 processo, ma alcuni segnali che rappresentano eventi innocui vengono ignorati.
253
254 Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
255 terminazione esaminando il codice di stato riportato delle funzioni
256 \func{wait} e \func{waitpid} (vedi \secref{sec:proc_wait}); questo è il modo
257 in cui la shell determina i motivi della terminazione di un programma e scrive
258 un eventuale messaggio di errore.
259
260 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
261 violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file di
262 \textit{core dump} che registra lo stato del processo (ed in particolare della
263 memoria e dello stack) prima della terminazione.  Questo può essere esaminato
264 in seguito con un debugger per investigare sulla causa dell'errore.  Lo stesso
265 avviene se i suddetti segnale vengono generati con una \func{kill}.
266
267
268 \section{La classificazione dei segnali}
269 \label{sec:sig_classification}
270
271 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
272 le loro caratteristiche e tipologia, le varie macro e costanti che permettono
273 di identificarli, e le funzioni che ne stampano la descrizione.
274
275
276 \subsection{I segnali standard}
277 \label{sec:sig_standard}
278
279 Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
280 diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
281 può variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso si Linux,
282 anche a seconda dell'architettura hardware. 
283 Per questo motivo ad ogni segnale viene associato un nome, definendo con una
284 macro di preprocessore una costante uguale al suddetto numero. Sono questi
285 nomi, che sono standardizzati e sostanzialmente uniformi rispetto alle varie
286 implementazioni, che si devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni
287 che concernono i segnali sono definiti nell'header di sistema \file{signal.h}.
288
289 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macro{NSIG}, e dato
290 che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
291 anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
292 In \tabref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
293 definiti in Linux (estratto dalle pagine di manuale), comparati con quelli
294 definiti in vari standard.
295
296 \begin{table}[htb]
297   \footnotesize
298   \centering
299   \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
300     \hline
301     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
302     \hline
303     \hline
304     A & L'azione predefinita è terminare il processo. \\
305     B & L'azione predefinita è ignorare il segnale. \\
306     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un \textit{core
307         dump}. \\
308     D & L'azione predefinita è fermare il processo. \\
309     E & Il segnale non può essere intercettato. \\
310     F & Il segnale non può essere ignorato.\\
311     \hline
312   \end{tabular}
313   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate in 
314     \tabref{tab:sig_signal_list}.}
315   \label{tab:sig_action_leg}
316 \end{table}
317
318 In \tabref{tab:sig_signal_list} si sono anche riportate le azioni predefinite
319 di ciascun segnale (riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in
320 \tabref{tab:sig_action_leg}), quando nessun gestore è installato un
321 segnale può essere ignorato o causare la terminazione del processo. Nella
322 colonna standard sono stati indicati anche gli standard in cui ciascun segnale
323 è definito, secondo lo schema di \tabref{tab:sig_standard_leg}.
324
325
326 \begin{table}[htb]
327   \footnotesize
328   \centering
329   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
330     \hline
331     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
332     \hline
333     \hline
334     P & POSIX. \\
335     B & BSD. \\
336     L & Linux.\\
337     S & SUSv2.\\
338     \hline
339   \end{tabular}
340   \caption{Legenda dei valori della colonna \textbf{Standard} di 
341     \tabref{tab:sig_signal_list}.}
342   \label{tab:sig_standard_leg}
343 \end{table}
344
345 In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
346 file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
347 cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
348 \textit{core dump}), che può essere usata da un debugger per esaminare lo
349 stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale.
350
351 \begin{table}[htb]
352   \footnotesize
353   \centering
354   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|p{8cm}|}
355     \hline
356     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
357     \hline
358     \hline
359     \macro{SIGHUP}   &PL & A & Hangup o terminazione del processo di 
360                                controllo                                     \\
361     \macro{SIGINT}   &PL & A & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c})             \\
362     \macro{SIGQUIT}  &PL & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y})                  \\
363     \macro{SIGILL}   &PL & C & Istruzione illecita                           \\
364     \macro{SIGABRT}  &PL & C & Segnale di abort da \func{abort}              \\
365     \macro{SIGFPE}   &PL & C & Errore aritmetico                             \\
366     \macro{SIGKILL}  &PL &AEF& Segnale di terminazione forzata               \\
367     \macro{SIGSEGV}  &PL & C & Errore di accesso in memoria                  \\
368     \macro{SIGPIPE}  &PL & A & Pipe spezzata                                 \\
369     \macro{SIGALRM}  &PL & A & Segnale del timer da \func{alarm}             \\
370     \macro{SIGTERM}  &PL & A & Segnale di terminazione \verb|C-\|            \\
371     \macro{SIGUSR1}  &PL & A & Segnale utente numero 1                       \\
372     \macro{SIGUSR2}  &PL & A & Segnale utente numero 2                       \\
373     \macro{SIGCHLD}  &PL & B & Figlio terminato o fermato                    \\
374     \macro{SIGCONT}  &PL &   & Continua se fermato                           \\
375     \macro{SIGSTOP}  &PL &DEF& Ferma il processo                             \\
376     \macro{SIGTSTP}  &PL & D & Pressione del tasto di stop sul terminale     \\
377     \macro{SIGTTIN}  &PL & D & Input sul terminale per un processo 
378                                in background                                 \\
379     \macro{SIGTTOU}  &PL & D & Output sul terminale per un processo          
380                                in background                                 \\
381     \macro{SIGBUS}   &SL & C & Errore sul bus (bad memory access)            \\
382     \macro{SIGPOLL}  &SL & A & \textit{Pollable event} (Sys V).  
383                                Sinonimo di \macro{SIGIO}                     \\
384     \macro{SIGPROF}  &SL & A & Timer del profiling scaduto                   \\
385     \macro{SIGSYS}   &SL & C & Argomento sbagliato per una subroutine (SVID) \\
386     \macro{SIGTRAP}  &SL & C & Trappole per un Trace/breakpoint              \\
387     \macro{SIGURG}   &SLB& B & Ricezione di una urgent condition su un socket\\
388     \macro{SIGVTALRM}&SLB& A & Virtual alarm clock                           \\
389     \macro{SIGXCPU}  &SLB& C & Ecceduto il limite sul CPU time               \\
390     \macro{SIGXFSZ}  &SLB& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file  \\
391     \macro{SIGIOT}   &L  & C & IOT trap. Sinonimo di \macro{SIGABRT}         \\
392     \macro{SIGEMT}   &L  &   &                                               \\
393     \macro{SIGSTKFLT}&L  & A & Errore sullo stack del coprocessore           \\
394     \macro{SIGIO}    &LB & A & L'I/O è possibile (4.2 BSD)                   \\
395     \macro{SIGCLD}   &L  &   & Sinonimo di \macro{SIGCHLD}                   \\
396     \macro{SIGPWR}   &L  & A & Fallimento dell'alimentazione                 \\
397     \macro{SIGINFO}  &L  &   & Sinonimo di \macro{SIGPWR}                    \\
398     \macro{SIGLOST}  &L  & A & Perso un lock sul file (per NFS)              \\
399     \macro{SIGWINCH} &LB & B & Finestra ridimensionata (4.3 BSD, Sun)        \\
400     \macro{SIGUNUSED}&L  & A & Segnale inutilizzato (diventerà 
401                                \macro{SIGSYS})                               \\
402     \hline
403   \end{tabular}
404   \caption{Lista dei segnali in Linux.}
405   \label{tab:sig_signal_list}
406 \end{table}
407
408 La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
409 tipologia, verrà affrontate nei paragrafi successivi.
410
411
412 \subsection{Segnali di errore di programma}
413 \label{sec:sig_prog_error}
414
415 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
416 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi) rileva un qualche
417 errore insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di
418 questi segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha
419 dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica
420 proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.
421
422 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
423 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
424 console o eliminare i file di lock prima dell'uscita.  In questo caso il
425 gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e rialzando il
426 segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
427 ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il gestore non ci
428 fosse stato.
429
430 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
431 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
432 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump} che viene scritto
433 in un file \file{core} nella directory corrente del processo al momento
434 dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del programma
435 al momento della terminazione.
436
437 Questi segnali sono:
438 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
439 \item[\macro{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
440   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
441   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow. 
442   
443   Se il gestore ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed
444   ignorare questo segnale può condurre ad un ciclo infinito.
445
446 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
447 %   molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
448 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
449 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.  
450   
451 \item[\macro{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
452   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
453   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
454   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
455   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
456   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
457   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
458   una variabile locale, andando a corrompere lo stack. Lo stesso segnale viene
459   generato in caso di overflow dello stack o di problemi nell'esecuzione di un
460   gestore. Se il gestore ritorna il comportamento del processo è
461   indefinito.
462 \item[\macro{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
463   significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
464   memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
465   sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
466   accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.  Se il gestore
467   ritorna il comportamento del processo è indefinito.
468
469   È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
470   inizializzato leggendo al di la della fine di un vettore. 
471 \item[\macro{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
472   \macro{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
473   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
474   \macro{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
475   (tipo fuori dallo heap o dallo stack), mentre \macro{SIGBUS} indica
476   l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore non
477   allineato.
478 \item[\macro{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
479   il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
480   funzione \func{abort} che genera questo segnale.
481 \item[\macro{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
482   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
483   il debugging e se un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
484 \item[\macro{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
485   richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
486   sbagliato per quest'ultima.
487 \end{basedescript}
488
489
490 \subsection{I segnali di terminazione}
491 \label{sec:sig_termination}
492
493 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
494 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
495 trattarli in maniera differente. 
496
497 La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
498 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
499 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
500 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
501 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
502 periferica).
503
504 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
505 segnali sono:
506 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
507 \item[\macro{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
508   generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
509   \macro{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
510   usa per chiedere in maniera ``educata'' ad un processo di concludersi.
511 \item[\macro{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
512   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
513   comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
514   INTR (interrupt, generato dalla sequenza \macro{C-c}).
515 \item[\macro{SIGQUIT}] È analogo a \macro{SIGINT} con la differenze che è
516   controllato da un'altro carattere di controllo, QUIT, corrispondente alla
517   sequenza \verb|C-\|. A differenza del precedente l'azione predefinita, oltre
518   alla terminazione del processo, comporta anche la creazione di un core dump.
519
520   In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di
521   errore del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno
522   fare eseguire al gestore di questo segnale le operazioni di pulizia
523   normalmente previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in
524   certi casi esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei core
525   dump. 
526 \item[\macro{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
527   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
528   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
529   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
530   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
531   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
532   brutali, come \macro{SIGTERM} o \macro{C-c} non funzionano. 
533
534   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \macro{SIGKILL} ne causa
535   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
536   processo da parte di \macro{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
537   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
538   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
539   per eseguire un gestore.
540 \item[\macro{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
541   terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
542   rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
543   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
544   essi possano disconnettersi dal relativo terminale. 
545   
546   Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
547   terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
548   file di configurazione.
549 \end{basedescript}
550
551
552 \subsection{I segnali di allarme}
553 \label{sec:sig_alarm}
554
555 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
556 predefinito è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
557 segnali la scelta predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
558 sempre la necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
559 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
560 \item[\macro{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
561   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
562   usato dalla funzione \func{alarm}.
563 \item[\macro{SIGVTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
564   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
565   processo. 
566 \item[\macro{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
567   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
568   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
569   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
570   del tempo di CPU da parte del processo.
571 \end{basedescript}
572
573
574 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
575 \label{sec:sig_asyncio}
576
577 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
578 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
579 generare questi segnali. 
580
581 L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi segnali sono:
582 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
583 \item[\macro{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
584   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
585   terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
586   anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia avuto successo.
587 \item[\macro{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
588   urgenti o \textit{out of band} su di un socket; per maggiori dettagli al
589   proposito si veda \secref{sec:xxx_urgent_data}.
590 \item[\macro{SIGPOLL}] Questo segnale è equivalente a \macro{SIGIO}, è
591   definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
592 \end{basedescript}
593
594
595 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
596 \label{sec:sig_job_control}
597
598 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
599 loro uso è specifico e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni in
600 cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
601 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
602 \item[\macro{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
603   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
604   segnale, la sua gestione è trattata in \secref{sec:proc_wait}.
605 \item[\macro{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
606   precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato. 
607 \item[\macro{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
608   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
609   \macro{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
610   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
611   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
612   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
613   processo.
614   
615   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
616   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
617   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
618   gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
619   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
620   inviare un avviso. 
621 \item[\macro{SIGSTOP}] Il segnale ferma un processo (lo porta cioè in uno
622   stato di sleep, vedi \secref{sec:proc_sched}); il segnale non può essere né
623   intercettato, né ignorato, né bloccato.
624 \item[\macro{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
625   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
626   (prodotto dalla combinazione \cmd{C-z}), ed al contrario di
627   \macro{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
628   installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
629   o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
630   programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un gestore
631   per riabilitarlo prima di fermarsi.
632 \item[\macro{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue una
633   sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in background
634   tenta di leggere da un terminale viene inviato questo segnale a tutti i
635   processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è di fermare il
636   processo.  L'argomento è trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
637 \item[\macro{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \macro{SIGTTIN}, ma
638   generato quando si tenta di scrivere o modificare uno dei modi del
639   terminale. L'azione predefinita è di fermare il processo, l'argomento è
640   trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
641 \end{basedescript}
642
643
644 \subsection{I segnali di operazioni errate}
645 \label{sec:sig_oper_error}
646
647 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
648 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
649 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
650 resto del sistema.
651
652 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
653 segnali sono:
654 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
655 \item[\macro{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe o
656   delle FIFO è necessario che, prima che un processo inizi a scrivere su di
657   essa, un'altro abbia aperto la pipe in lettura (si veda
658   \secref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
659   terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
660   segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
661   lo ha causato fallisce restituendo l'errore \macro{EPIPE} 
662 \item[\macro{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Viene generato quando
663   c'è un advisory lock su un file NFS, ed il server riparte dimenticando la
664   situazione precedente.
665 \item[\macro{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
666   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
667   tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. 
668 \item[\macro{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
669   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
670   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
671   file, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. 
672 \end{basedescript}
673
674
675 \subsection{Ulteriori segnali}
676 \label{sec:sig_misc_sig}
677
678 Raccogliamo qui infine usa serie di segnali che hanno scopi differenti non
679 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
680 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
681 \item[\macro{SIGUSR1}] Vedi \macro{SIGUSR2}.
682 \item[\macro{SIGUSR2}] Insieme a \macro{SIGUSR1} è un segnale a disposizione
683   dell'utente che li può usare per quello che vuole. Possono essere utili per
684   implementare una comunicazione elementare fra processi diversi, o per
685   eseguire a richiesta una operazione utilizzando un gestore. L'azione
686   predefinita è di terminare il processo.
687 \item[\macro{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
688   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
689   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
690   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
691   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
692 \item[\macro{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
693   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
694   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
695   altri processi lo ignorano.
696 \end{basedescript}
697
698
699 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
700 \label{sec:sig_strsignal}
701
702 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni,
703 \func{strsignal} e \func{psignal}, che stampano un messaggio di descrizione
704 dato il numero. In genere si usano quando si vuole notificare all'utente il
705 segnale avvenuto (nel caso di terminazione di un processo figlio o di un
706 gestore che gestisce più segnali); la prima funzione è una estensione
707 GNU, accessibile avendo definito \macro{\_GNU\_SOURCE}, ed è analoga alla
708 funzione \func{strerror} (si veda \secref{sec:sys_strerror}) per gli errori:
709 \begin{prototype}{string.h}{char *strsignal(int signum)} 
710   Ritorna il puntatore ad una stringa che contiene la descrizione del segnale
711   \var{signum}.
712 \end{prototype}
713 \noindent dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve
714 modificare il contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata
715 di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
716 necessario copiarlo.
717
718 La seconda funzione deriva da BSD ed è analoga alla funzione \func{perror}
719 descritta sempre in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo è:
720 \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)} 
721   Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s},
722   seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}.
723 \end{prototype}
724
725 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
726 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di fare usare la variabile
727 \var{sys\_siglist}, che è definita in \file{signal.h} e può essere acceduta
728 con la dichiarazione:
729 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
730     extern const char *const sys_siglist[]
731 \end{lstlisting}
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 \macro{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 \macro{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
779 \macro{SIG\_IGN} le risposte per \macro{SIGINT} e \macro{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 sistem 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, i socket o le pipe).
801 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
802   accettati immediatamente.
803 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
804   immediate per una una risposta.
805 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
806   eseguite immediatamente.
807 \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte
808   da altri processi.
809 \item la funzione \func{pause} (usata appunto per attendere l'arrivo di un
810   segnale).
811 \item la funzione \func{wait} (se nessun processo figlio è ancora terminato).
812 \end{itemize}
813
814 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore
815 sia ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
816 anche la system call restituendo l'errore di \macro{EINTR}. Questa è a
817 tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
818 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni per ripeterne la
819 chiamata qualora l'errore fosse questo.
820
821 Dimenticarsi di richiamare una system call interrotta da un segnale è un
822 errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
823 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
824 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
825 non è diverso dall'uscita con un errore \macro{EINTR}.
826
827 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
828 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente la system call invece
829 di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è da preoccuparsi di
830 controllare il codice di errore; si perde però la possibilità di eseguire
831 azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare condizione. 
832
833 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
834 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
835 \secref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
836 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le system call
837 ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
838
839
840 \subsection{La funzione \func{signal}}
841 \label{sec:sig_signal}
842
843 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
844 funzione \func{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.  Quest'ultimo
845 però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è tanto vaga
846 da essere del tutto inutile in un sistema Unix; è questo il motivo per cui
847 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
848 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
849   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
850   alcuni parametri aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
851   vedremo in \secref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
852   funzione \func{sigaction}.}  che è:
853 \begin{prototype}{signal.h}
854   {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)} 
855   
856   Installa la funzione di gestione \param{handler} (il gestore) per il
857   segnale \param{signum}.
858   
859   \bodydesc{La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo
860     o \macro{SIG\_ERR} in caso di errore.}
861 \end{prototype}
862
863 In questa definizione si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è
864 una estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, esso permette di riscrivere il
865 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, che risulta molto più
866 leggibile di quanto non sia la versione originaria che di norma è definita
867 come:
868 \begin{verbatim}
869     void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))int)
870 \end{verbatim}
871 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
872 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
873 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
874 \type{sighandler\_t} che è:
875 \begin{verbatim}
876     typedef void (* sighandler_t)(int) 
877 \end{verbatim}
878 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
879 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}.\footnote{si devono usare le
880   parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
881   operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna
882   un puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.}
883 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
884 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto il gestore del
885 segnale.
886
887 Il numero di segnale passato in \param{signum} può essere indicato
888 direttamente con una delle costanti definite in \secref{sec:sig_standard}. Il
889 gestore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da chiamare
890 all'occorrenza del segnale, può assumere anche i due valori costanti
891 \macro{SIG\_IGN} con cui si dice ignorare il segnale e \macro{SIG\_DFL} per
892 reinstallare l'azione predefinita.\footnote{si ricordi però che i due segnali
893   \macro{SIGKILL} e \macro{SIGSTOP} non possono essere ignorati né
894   intercettati.}
895
896 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
897 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
898 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \macro{SIG\_IGN} (o si
899 imposta un \macro{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di
900 essere ignorato), tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno
901 mai notificati.
902
903 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
904 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
905 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
906 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata,
907 secondo la semantica inaffidabile; Linux seguiva questa convenzione fino alle
908 \acr{libc5}. Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non
909 disinstallando il gestore e bloccando il segnale durante l'esecuzione
910 dello stesso. Con l'utilizzo delle \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è
911 passato a questo comportamento; quello della versione originale della
912 funzione, il cui uso è deprecato per i motivi visti in
913 \secref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto chiamando \func{sysv\_signal}.
914 In generale, per evitare questi problemi, tutti i nuovi programmi dovrebbero
915 usare \func{sigaction}.
916
917 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
918 processo che ignora i segnali \macro{SIGFPE}, \macro{SIGILL}, o
919 \macro{SIGSEGV} (qualora non originino da una \func{kill} o una \func{raise})
920 è indefinito. Un gestore che ritorna da questi segnali può dare luogo ad
921 un ciclo infinito.
922
923
924 \subsection{Le funzioni \func{kill} e \func{raise}}
925 \label{sec:sig_kill_raise}
926
927 Come accennato in \secref{sec:sig_types}, un segnale può essere generato
928 direttamente da un processo. L'invio di un segnale generico può essere
929 effettuato attraverso delle funzioni \func{kill} e \func{raise}. La prima
930 serve per inviare un segnale al processo corrente, ed il suo prototipo è:
931 \begin{prototype}{signal.h}{int raise(int sig)}
932   Invia il segnale \param{sig} al processo corrente.
933   
934   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
935     errore, il solo errore restituito è \macro{EINVAL} qualora si sia
936     specificato un numero di segnale invalido.}
937 \end{prototype}
938
939 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
940 essere specificato con una delle macro definite in
941 \secref{sec:sig_classification}.  In genere questa funzione viene usata per
942 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
943 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
944 gestore potrà reinstallare l'azione predefinita, e attivarla con \func{raise}.
945
946 Se invece si vuole inviare un segnale ad un altro processo occorre utilizzare
947 la funzione \func{kill}; il cui prototipo è:
948 \begin{functions}
949   \headdecl{sys/types.h}
950   \headdecl{signal.h}
951   \funcdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)} Invia il segnale \param{sig} al
952   processo specificato con \param{pid}.
953   
954   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
955     errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
956     \begin{errlist}
957     \item[\macro{EINVAL}] Il segnale specificato non esiste.
958     \item[\macro{ESRCH}] Il processo selezionato non esiste.
959     \item[\macro{EPERM}] Non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
960       segnale.
961     \end{errlist}}
962 \end{functions}
963
964 Lo standard POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per
965 specificare il segnale nullo.  Se le funzioni vengono chiamate con questo
966 valore non viene inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli
967 errori, in tal caso si otterrà un errore \macro{EPERM} se non si hanno i
968 permessi necessari ed un errore \macro{ESRCH} se il processo specificato non
969 esiste. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \acr{pid} (come accennato
970 in \secref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo non significa che
971 esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il segnale.
972
973 Il valore dell'argomento \param{pid} specifica il processo (o i processi) di
974 destinazione a cui il segnale deve essere inviato e può assumere i valori
975 riportati in \tabref{tab:sig_kill_values}.
976 \begin{table}[htb]
977   \footnotesize
978   \centering
979   \begin{tabular}[c]{|r|l|}
980     \hline
981     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
982     \hline
983     \hline
984     $>0$ & il segnale è mandato al processo con il \acr{pid} indicato.\\
985     0    & il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
986     del chiamante.\\ 
987     $-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
988     $<-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo del process group 
989     $|\code{pid}|$.\\
990     \hline
991   \end{tabular}
992   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
993     \func{kill}.}
994   \label{tab:sig_kill_values}
995 \end{table}
996
997 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
998 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
999 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1000 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1001 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.
1002
1003 Una seconda funzione che può essere definita in termini di \func{kill} è
1004 \func{killpg}, che è sostanzialmente equivalente a
1005 \code{kill(-pidgrp, signal)}; il suo prototipo è:
1006 \begin{prototype}{signal.h}{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)} 
1007   
1008   Invia il segnale \param{signal} al process group \param{pidgrp}.
1009   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1010     errore, gli errori sono gli stessi di \func{kill}.}
1011 \end{prototype}
1012 e che permette di inviare un segnale a tutto un \textit{process group} (vedi
1013 \secref{sec:sess_proc_group}).
1014
1015 Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in
1016 tutti gli altri casi l'userid reale o l'userid effettivo del processo
1017 chiamante devono corrispondere all'userid reale o all'userid salvato della
1018 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1019 \macro{SIGCONT}, nel quale occorre che entrambi i processi appartengano alla
1020 stessa sessione. Inoltre, dato il ruolo fondamentale che riveste nel sistema
1021 (si ricordi quanto visto in \secref{sec:sig_termination}), non è possibile
1022 inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso non abbia
1023 un gestore installato.
1024
1025 Infine, seguendo le specifiche POSIX 1003.1-2001, l'uso della chiamata
1026 \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale sia inviato (con la solita
1027 eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i quali i permessi lo
1028 consentano. Lo standard permette comunque alle varie implementazione di
1029 escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione Linux non invia il
1030 segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1031
1032
1033 \subsection{Le funzioni \func{alarm} e \func{abort}}
1034 \label{sec:sig_alarm_abort}
1035
1036 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1037 vari segnali di temporizzazione e \macro{SIGABRT}, per ciascuno di questi
1038 segnali sono previste funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più
1039 comune delle funzioni usate per la temporizzazione è \func{alarm} il cui
1040 prototipo è:
1041 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1042   Predispone l'invio di \macro{SIGALRM} dopo \param{seconds} secondi.
1043   
1044   \bodydesc{La funzione restituisce il numero di secondi rimanenti ad un
1045     precedente allarme, o zero se non c'erano allarmi pendenti.}
1046 \end{prototype}
1047
1048 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1049 un'interruzione nel futuro, (ad esempio per effettuare una qualche operazione
1050 dopo un certo periodo di tempo), programmando l'emissione di un segnale (nel
1051 caso in questione \macro{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato da
1052 \param{seconds}.
1053
1054 Se si specifica per \param{seconds} un valore nullo non verrà inviato nessun
1055 segnale; siccome alla chiamata viene cancellato ogni precedente allarme,
1056 questo può essere usato per cancellare una programmazione precedente. 
1057
1058 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1059 dell'allarme precedentemente programmato, in modo che sia possibile
1060 controllare se non si cancella un precedente allarme ed eventualmente
1061 predisporre le opportune misure per gestire il caso di necessità di più
1062 interruzioni.
1063
1064 In \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1065 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1066 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1067 processo tre diversi timer:
1068 \begin{itemize}
1069 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1070   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1071   l'emissione di \macro{SIGALRM}.
1072 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1073   processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1074   di questo timer provoca l'emissione di \macro{SIGVTALRM}.
1075 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1076   utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1077   system call ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1078   \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{CPU time}). La scadenza
1079   di questo timer provoca l'emissione di \macro{SIGPROF}.
1080 \end{itemize}
1081
1082 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1083 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1084 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1085 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1086 genera il segnale una sola volta.
1087
1088 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \func{setitimer}
1089 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1090 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1091 suo prototipo è:
1092 \begin{prototype}{sys/time.h}{int setitimer(int which, const struct
1093     itimerval *value, struct itimerval *ovalue)} 
1094   
1095   Predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza dell'intervallo
1096   \param{value} sul timer specificato da \func{which}.
1097   
1098   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1099     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori \macro{EINVAL} o
1100     \macro{EFAULT}.}
1101 \end{prototype}
1102
1103 Il valore di \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1104 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1105 \tabref{tab:sig_setitimer_values}.
1106 \begin{table}[htb]
1107   \footnotesize
1108   \centering
1109   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1110     \hline
1111     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1112     \hline
1113     \hline
1114     \macro{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1115     \macro{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1116     \macro{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1117     \hline
1118   \end{tabular}
1119   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1120     \func{setitimer}.}
1121   \label{tab:sig_setitimer_values}
1122 \end{table}
1123
1124 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare il
1125 timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore viene
1126 salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1127 struttura \type{itimerval}, definita in \figref{fig:file_stat_struct}.
1128
1129 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1130 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1131 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \var{timeval} che
1132 permette una precisione fino al microsecondo.
1133
1134 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1135 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1136 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1137 è nullo il timer si ferma.
1138
1139 \begin{figure}[!htb]
1140   \footnotesize \centering
1141   \begin{minipage}[c]{15cm}
1142     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
1143 struct itimerval 
1144 {
1145     struct timeval it_interval; /* next value */
1146     struct timeval it_value;    /* current value */
1147 };
1148     \end{lstlisting}
1149   \end{minipage} 
1150   \normalsize 
1151   \caption{La struttura \type{itimerval}, che definisce i valori dei timer di
1152     sistema.} 
1153   \label{fig:sig_itimerval}
1154 \end{figure}
1155
1156 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1157 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1158 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1159 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1160 \cite{glibc} che ne riporta la definizione mostrata in
1161 \figref{fig:sig_alarm_def}.
1162
1163 \begin{figure}[!htb]
1164   \footnotesize \centering
1165   \begin{minipage}[c]{15cm}
1166     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
1167 unsigned int alarm(unsigned int seconds)
1168 {
1169     struct itimerval old, new;
1170     new.it_interval.tv_usec = 0;
1171     new.it_interval.tv_sec = 0;
1172     new.it_value.tv_usec = 0;
1173     new.it_value.tv_sec = (long int) seconds;
1174     if (setitimer(ITIMER_REAL, &new, &old) < 0) {
1175         return 0;
1176     }
1177     else {
1178         return old.it_value.tv_sec;
1179     }
1180 }
1181     \end{lstlisting}
1182   \end{minipage} 
1183   \normalsize 
1184   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1185   \label{fig:sig_alarm_def}
1186 \end{figure}
1187
1188 Si deve comunque tenere presente che la precisione di queste funzioni è
1189 limitata da quella della frequenza del timer di sistema (che nel caso dei PC
1190 significa circa 10~ms). Il sistema assicura comunque che il segnale non sarà
1191 mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè è sempre
1192 effettuato per eccesso).  
1193
1194 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1195 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1196 è attivo (questo è sempre vero per \macro{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1197 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1198 seconda del carico del sistema.
1199
1200 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1201 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1202 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1203 stato consegnato; in questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1204 in \secref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato.
1205
1206
1207 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1208 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1209 \func{getitimer}, il cui prototipo è:
1210 \begin{prototype}{sys/time.h}{int getitimer(int which, struct
1211     itimerval *value)}
1212   
1213   Legge in \param{value} il valore del timer specificato da \func{which}.
1214   
1215   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1216     errore e restituisce gli stessi errori di \func{getitimer}}
1217 \end{prototype}
1218 \noindent i cui parametri hanno lo stesso significato e formato di quelli di
1219 \func{setitimer}. 
1220
1221
1222 L'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale è \func{abort};
1223 che, come accennato in \ref{sec:proc_termination}, permette di abortire
1224 l'esecuzione di un programma tramite l'invio di \macro{SIGABRT}. Il suo
1225 prototipo è:
1226 \begin{prototype}{stdlib.h}{void abort(void)}
1227   
1228   Abortisce il processo corrente.
1229   
1230   \bodydesc{La funzione non ritorna, il processo è terminato inviando il
1231   segnale di \macro{SIGABRT}.}
1232 \end{prototype}
1233
1234 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} è che anche se il
1235 segnale è bloccato o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale
1236 può però essere intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura
1237 prima della terminazione del processo.
1238
1239 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1240 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1241 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1242 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1243 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1244 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1245 eventuali funzioni registrate con \func{at\_exit} e \func{on\_exit}.
1246
1247
1248 \subsection{Le funzioni \func{pause} e \func{sleep}}
1249 \label{sec:sig_pause_sleep}
1250
1251 Il metodo tradizionale per fare attendere\footnote{cioè di porre
1252   temporaneamente il processo in stato di \textit{sleep}, vedi
1253   \ref{sec:proc_sched}.}  ad un processo fino all'arrivo di un segnale è
1254 quello di usare la funzione \func{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 \macro{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 far reagire
1268 il processo ad un segnale inviato da un altro processo).
1269
1270 Se invece si vuole fare attendere un processo per un determinato intervallo di
1271 tempo nello standard POSIX.1 viene definita la funzione \func{sleep}, il cui
1272 prototipo è:
1273 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1274   
1275   Pone il processo in stato di sleep per \param{seconds} secondi.
1276   
1277   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o il
1278   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale.}
1279 \end{prototype}
1280
1281 La funzione attende per il tempo specificato, a meno di non essere interrotta
1282 da un segnale. In questo caso non è una buona idea ripetere la chiamata per il
1283 tempo rimanente, in quanto la riattivazione del processo può avvenire in un
1284 qualunque momento, ma il valore restituito sarà sempre arrotondato al secondo,
1285 con la conseguenza che, se la successione dei segnali è particolarmente
1286 sfortunata e le differenze si accumulano, si potranno avere ritardi anche di
1287 parecchi secondi. In genere la scelta più sicura è quella di stabilire un
1288 termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il numero di secondi da
1289 aspettare.
1290
1291 In alcune implementazioni inoltre l'uso di \func{sleep} può avere conflitti
1292 con quello di \macro{SIGALRM}, dato che la funzione può essere realizzata con
1293 l'uso di \func{pause} e \func{alarm} (in maniera analoga all'esempio che
1294 vedremo in \secref{sec:sig_example}). In tal caso mescolare chiamata di
1295 \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione di \macro{SIGALRM}, può
1296 causare risultati indefiniti. Nel caso delle \acr{glibc} è stata usata una
1297 implementazione completamente indipendente e questi problemi non ci sono.
1298
1299 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese in secondi, per
1300 questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita la funzione
1301 \func{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di $\mu$); i due
1302 standard hanno delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc}
1303 seguono\footnote{secondo la pagina di manuale almeno dalla versione 2.2.2.}
1304 seguono quella di SUSv2 che prevede il seguente prototipo:
1305 \begin{prototype}{unistd.h}{int usleep(unsigned long usec)}
1306   
1307   Pone il processo in stato di sleep per \param{usec} microsecondi.
1308   
1309   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1310     caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore
1311     \macro{EINTR}.}
1312
1313 \end{prototype}
1314
1315 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1316 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \macro{SIGALRM}. È pertanto
1317 deprecata in favore della funzione \func{nanosleep}, definita dallo standard
1318 POSIX1.b, il cui prototipo è:
1319 \begin{prototype}{unistd.h}{int nanosleep(const struct timespec *req, struct
1320     timespec *rem)}
1321   
1322   Pone il processo in stato di sleep per il tempo specificato da \param{req}.
1323   In caso di interruzione restituisce il tempo restante in \param{rem}.
1324   
1325   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1326     caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1327     \begin{errlist}
1328     \item[\macro{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1329       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1330     \item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1331     \end{errlist}}
1332 \end{prototype}
1333
1334 Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1335 indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux questo è fatto
1336   utilizzando direttamente il timer del kernel.} e sia utilizzabile senza
1337 interferenze con l'uso di \macro{SIGALRM}. La funzione prende come parametri
1338 delle strutture di tipo \var{timespec}, la cui definizione è riportata in
1339 \figref{fig:sys_timeval_struct}, che permettono di specificare un tempo con
1340 una precisione (teorica) fino al nanosecondo.
1341
1342 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1343 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1344 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto inizialmente, e
1345 basta richiamare la funzione per completare l'attesa. 
1346
1347 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1348 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1349 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1350 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1351 occorrerà almeno attendere il successivo giro di scheduler\index{scheduler} e
1352 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\macro{HZ}, (sempre
1353 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1354 esecuzione); per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1355 arrotondato al multiplo successivo di 1/\macro{HZ}.
1356
1357 In realtà è possibile ottenere anche pause più precise del centesimo di
1358 secondo usando politiche di scheduling real time come \macro{SCHED\_FIFO} o
1359 \macro{SCHED\_RR}; in tal caso infatti il meccanismo di scheduling ordinario
1360 viene evitato, e si raggiungono pause fino ai 2~ms con precisioni del $\mu$s.
1361
1362
1363
1364 \subsection{Un esempio elementare}
1365 \label{sec:sig_sigchld}
1366
1367 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1368 quello della gestione di \macro{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1369 \secref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1370 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al
1371 padre.\footnote{in realtà in SVr4 eredita la semantica di System V, in cui il
1372   segnale si chiama \macro{SIGCLD} e viene trattato in maniera speciale; in
1373   System V infatti se si imposta esplicitamente l'azione a \macro{SIG\_IGN} il
1374   segnale non viene generato ed il sistema non genera zombie (lo stato di
1375   terminazione viene scartato senza dover chiamare una \func{wait}). L'azione
1376   predefinita è sempre quella di ignorare il segnale, ma non attiva questo
1377   comportamento. Linux, come BSD e POSIX, non supporta questa semantica ed usa
1378   il nome di \macro{SIGCLD} come sinonimo di \macro{SIGCHLD}.} In generale
1379 dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un processo, si
1380 può completare la gestione della terminazione installando un gestore per
1381 \macro{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello chiamare \func{waitpid} per
1382 completare la procedura di terminazione in modo da evitare la formazione di
1383 zombie.
1384
1385 In \figref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1386 implementazione generica di una routine di gestione per \macro{SIGCHLD}, (che
1387 si trova nei sorgenti allegati nel file \file{HandSIGCHLD.c}); se ripetiamo i
1388 test di \secref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con l'opzione
1389 \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa funzione come
1390 gestore di \macro{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha più la creazione
1391 di zombie.
1392
1393 %  è pertanto
1394 % naturale usare un esempio che ci permette di concludere la trattazione della
1395 % terminazione dei processi.
1396 % In questo caso si è tratterà di illustrare un esempio relativo ad un
1397 % gestore per che è previsto ritornare,
1398
1399
1400 \begin{figure}[!htb]
1401   \footnotesize \centering
1402   \begin{minipage}[c]{15cm}
1403     \begin{lstlisting}{}
1404 #include <errno.h>       /* error symbol definitions */
1405 #include <signal.h>      /* signal handling declarations */
1406 #include <sys/types.h>
1407 #include <sys/wait.h>
1408 #include "macro.h"
1409
1410 void HandSIGCHLD(int sig)
1411 {
1412     int errno_save;
1413     int status;
1414     pid_t pid;
1415     /* save errno current value */
1416     errno_save = errno;
1417     /* loop until no */
1418     do {
1419         errno = 0;
1420         pid = waitpid(WAIT_ANY, &status, WNOHANG);
1421         if (pid > 0) {
1422             debug("child %d terminated with status %x\n", pid, status);
1423         }
1424     } while ((pid > 0) && (errno == EINTR));
1425     /* restore errno value */
1426     errno = errno_save;
1427     /* return */
1428     return;
1429 }
1430     \end{lstlisting}
1431   \end{minipage} 
1432   \normalsize 
1433   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1434     \texttt{SIGCHLD}.}  
1435   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1436 \end{figure}
1437
1438 Il codice del gestore è di lettura immediata; come buona norma di
1439 programmazione (si ricordi quanto accennato \secref{sec:sys_errno}) si
1440 comincia (\texttt{\small 12-13}) con il salvare lo stato corrente di
1441 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1442 (\texttt{\small 22-23}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1443 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che sarebbe altrimenti
1444 sarebbe sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1445 \func{wait}.
1446
1447 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1448 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1449 (\texttt{\small 15-21}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1450 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1451 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un
1452 certo lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito
1453 prima della generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso
1454 normalmente i segnali segnali successivi vengono ``fusi'' col primo ed al
1455 processo ne viene recapitato soltanto uno.
1456
1457 Questo può essere un caso comune proprio con \macro{SIGCHLD}, qualora capiti
1458 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1459 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1460 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1461 rimosso sarà recapitato un solo segnale.
1462
1463 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1464 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1465 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1466 resterebbero in stato di zombie per un tempo indefinito.
1467
1468 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1469 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1470 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda \secref{sec:proc_wait} per
1471 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1472 il parametro \macro{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1473 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1474
1475
1476
1477 \section{Gestione avanzata}
1478 \label{sec:sig_control}
1479
1480 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento ad alle modalità più elementari
1481 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1482 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie race
1483 condition\index{race condition} che i segnali possono generare e alla natura
1484 asincrona degli stessi.
1485
1486 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1487 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1488 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1489 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1490 casistica ordinaria.
1491
1492
1493 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1494 \label{sec:sig_example}
1495
1496 Come accennato in \secref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1497 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1498 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1499 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1500 \figref{fig:sig_sleep_wrong}.
1501
1502 Dato che è nostra intenzione utilizzare \macro{SIGALRM} il primo passo della
1503 nostra implementazione di sarà quello di installare il relativo gestore
1504 salvando il precedente (\texttt{\small 14-17}).  Si effettuerà poi una
1505 chiamata ad \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del
1506 segnale a cui segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma
1507 (\texttt{\small 17-19}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause},
1508 causato dal ritorno del gestore (\texttt{\small 1-9}), si ripristina il
1509 gestore originario (\texttt{\small 20-21}) restituendo l'eventuale tempo
1510 rimanente (\texttt{\small 22-23}) che potrà essere diverso da zero qualora
1511 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1512
1513 \begin{figure}[!htb]
1514   \footnotesize \centering
1515   \begin{minipage}[c]{15cm}
1516     \begin{lstlisting}{}
1517 void alarm_hand(int sig) {
1518     /* check if the signal is the right one */
1519     if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */
1520         printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n");
1521         exit(1);
1522     } else {    /* do nothing, just interrupt pause */
1523         return;
1524     }
1525 }
1526 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
1527 {
1528     sighandler_t prev_handler;
1529     /* install and check new handler */
1530     if ((prev_handler = signal(SIGALRM, alarm_hand)) == SIG_ERR) {
1531         printf("Cannot set handler for alarm\n"); 
1532         exit(-1);
1533     }
1534     /* set alarm and go to sleep */
1535     alarm(seconds); 
1536     pause(); 
1537     /* restore previous signal handler */
1538     signal(SIGALRM, prev_handler);
1539     /* return remaining time */
1540     return alarm(0);
1541 }
1542     \end{lstlisting}
1543   \end{minipage} 
1544   \normalsize 
1545   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1546   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1547 \end{figure}
1548
1549 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1550 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1551 presenta una pericolosa race condition\index{race condition}.  Infatti se il
1552 processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause} può
1553 capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa
1554 scada prima dell'esecuzione quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo
1555 l'arrivo di \macro{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1556 deadlock, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se non in
1557 caso di un altro segnale).
1558
1559 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1560 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi \secref{sec:proc_longjmp}) per
1561 uscire dal gestore; in questo modo, con una condizione sullo stato di
1562 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1563 codice del tipo di quello riportato in \figref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1564
1565 \begin{figure}[!htb]
1566   \footnotesize \centering
1567   \begin{minipage}[c]{15cm}
1568     \begin{lstlisting}{}
1569 static jmp_buff alarm_return;
1570 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
1571 {
1572     signandler_t prev_handler;
1573     if ((prev_handler = signal(SIGALRM, alarm_hand)) == SIG_ERR) {
1574         printf("Cannot set handler for alarm\n");
1575         exit(1);
1576     }
1577     if (setjmp(alarm_return) == 0) { /* if not returning from handler */
1578         alarm(second);      /* call alarm */
1579         pause();            /* then wait */
1580     }
1581     /* restore previous signal handler */
1582     signal(SIGALRM, prev_handler);
1583     /* remove alarm, return remaining time */
1584     return alarm(0);
1585 }
1586 void alarm_hand(int sig) 
1587 {
1588     /* check if the signal is the right one */
1589     if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */
1590         printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n");
1591         exit(1);
1592     } else {    /* return in main after the call to pause */
1593         longjump(alarm_return, 1);
1594     }
1595 }      
1596     \end{lstlisting}
1597   \end{minipage} 
1598   \normalsize 
1599   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1600   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1601 \end{figure}
1602
1603 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18-26}) non ritorna come in
1604 \figref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa \func{longjmp} (\texttt{\small 24}) per
1605 rientrare nel corpo principale del programma; dato che in questo caso il
1606 valore di uscita di \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione in
1607 (\texttt{\small 9-12}) si evita comunque che \func{pause} sia chiamata a
1608 vuoto.
1609
1610 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi; in questo caso infatti
1611 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali; se
1612 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, in questo caso
1613 l'esecuzione non riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo
1614 principale, interrompendone inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di
1615 problemi si presenterebbero se si volesse usare \func{alarm} per stabilire un
1616 timeout su una qualunque system call bloccante.
1617
1618 Un secondo esempio è quello in cui si usa il segnale per notificare una
1619 qualche forma di evento; in genere quello che si fa in questo caso è impostare
1620 nel gestore un opportuno flag da controllare nel corpo principale del
1621 programma (con un codice del tipo di quello riportato in
1622 \figref{fig:sig_event_wrong}).
1623
1624 \begin{figure}[!htb]
1625   \footnotesize \centering
1626   \begin{minipage}[c]{15cm}
1627     \begin{lstlisting}{}
1628 sig_atomic_t flag;
1629 int main()
1630 {
1631     flag = 0;
1632     ...
1633     if (flag) {         /* test if signal occurred */
1634         flag = 0;       /* reset flag */ 
1635         do_response();  /* do things */
1636     } else {
1637         do_other();     /* do other things */
1638     }
1639     ...
1640 }
1641 void alarm_hand(int sig) 
1642 {
1643     /* set the flag 
1644     flag = 1;
1645     return;
1646 }      
1647     \end{lstlisting}
1648   \end{minipage} 
1649   \normalsize 
1650   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1651     evento generato da un segnale.}
1652   \label{fig:sig_event_wrong}
1653 \end{figure}
1654
1655 La logica è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small 14-19}) una
1656 variabile globale preventivamente inizializzata nel programma principale, il
1657 quale potrà determinare, osservandone il contenuto, l'occorrenza o meno del
1658 segnale, e prendere le relative azioni conseguenti (\texttt{\small 6-11}).
1659
1660 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in \secref{sec:proc_race_cond},
1661 in cui si genera una race condition\index{race condition}; se infatti il
1662 segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small
1663   6}) ma prima della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua
1664 occorrenza sarà perduta.
1665
1666 Questi esempi ci mostrano che per una gestione effettiva dei segnali occorrono
1667 funzioni più sofisticate di quelle illustrate finora, che hanno origine dalla
1668 interfaccia semplice, ma poco sofisticata, dei primi sistemi Unix, in modo da
1669 consentire la gestione di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve
1670 reagire alla ricezione di un segnale.
1671
1672
1673
1674 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1675 \label{sec:sig_sigset}
1676
1677 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1678 dei primi Unix, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1679 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1680 gestire gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali
1681 pendenti.
1682
1683 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1684 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1685 permette di ottenete un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1686 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1687 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1688 viene usualmente chiamato), che è il tipo di dato che viene usato per gestire
1689 il blocco dei segnali.
1690
1691 In genere un \textsl{insieme di segnali} è rappresentato da un intero di
1692 dimensione opportuna, di solito si pari al numero di bit dell'architettura
1693 della macchina\footnote{nel caso dei PC questo comporta un massimo di 32
1694   segnali distinti, dato che in Linux questi sono sufficienti non c'è
1695   necessità di nessuna struttura più complicata.}, ciascun bit del quale è
1696 associato ad uno specifico segnale; in questo modo è di solito possibile
1697 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1698 processore; lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione
1699 degli insiemi di segnali: \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
1700 \func{sigaddset}, \func{sigdelset} e \func{sigismember}, i cui prototipi sono:
1701 \begin{functions}
1702   \headdecl{signal.h} 
1703   
1704   \funcdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1705   vuoto (in cui non c'è nessun segnale).
1706  
1707   \funcdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1708   pieno (in cui ci sono tutti i segnali).
1709   
1710   \funcdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)} Aggiunge il segnale
1711   \param{signum} all'insieme di segnali \param{set}.
1712
1713   \funcdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)} Toglie il segnale
1714   \param{signum} dall'insieme di segnali \param{set}.
1715   
1716   \funcdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)} Controlla se il
1717   segnale \param{signum} è nell'insieme di segnali \param{set}.
1718   
1719   \bodydesc{Le prime quattro funzioni ritornano 0 in caso di successo, mentre
1720     \func{sigismember} ritorna 1 se \param{signum} è in \param{set} e 0
1721     altrimenti. In caso di errore tutte ritornano -1, con \var{errno}
1722     impostata a \macro{EINVAL} (il solo errore possibile è che \param{signum}
1723     non sia un segnale valido).}
1724 \end{functions}
1725
1726 Dato che in generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una
1727 implementazione (non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti
1728 per mettere tutti i segnali in un intero, o in \type{sigset\_t} possono essere
1729 immagazzinate ulteriori informazioni) tutte le operazioni devono essere
1730 comunque eseguite attraverso queste funzioni.
1731
1732 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1733 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1734 segnali attivi (vedi \secref{sec:sig_sigmask}). Essi possono essere definiti
1735 in due diverse maniere, aggiungendo i segnali voluti ad un insieme vuoto
1736 ottenuto con \func{sigemptyset} o togliendo quelli che non servono da un
1737 insieme completo ottenuto con \func{sigfillset}. Infine \func{sigismember}
1738 permette di verificare la presenza di uno specifico segnale in un
1739 insieme.
1740
1741
1742 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1743 \label{sec:sig_sigaction}
1744
1745 La funzione principale dell'interfaccia standard POSIX.1 per i segnali è
1746 \func{sigaction}, essa ha sostanzialemente lo stesso uso di \func{signal},
1747 permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può essere gestito
1748 da un processo. Il suo prototipo è:
1749 \begin{prototype}{signal.h}{int sigaction(int signum, const struct sigaction
1750     *act, struct sigaction *oldact)} 
1751   
1752   Installa una nuova azione per il segnale \param{signum}.
1753   
1754   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
1755     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1756   \begin{errlist}
1757   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido o si è
1758     cercato di installare il gestore per \macro{SIGKILL} o
1759     \macro{SIGSTOP}.
1760   \item[\macro{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1761   \end{errlist}}
1762 \end{prototype}
1763
1764 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
1765 \param{signum}; si parla di \textsl{azione} e non di \textsl{gestore}
1766 come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione consente di specificare
1767 le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione che
1768 verrà eseguita alla sua occorrenza.  Per questo lo standard raccomanda di
1769 usare sempre questa funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene
1770 definita tramite essa), in quanto permette un controllo completo su tutti gli
1771 aspetti della gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore
1772 complessità d'uso.
1773
1774 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
1775 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
1776 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
1777 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
1778 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova.
1779
1780 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \var{sigaction}, tramite
1781 la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata ad un
1782 segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è definita
1783 secondo quanto riportato in \figref{fig:sig_sigaction}. Il campo
1784 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
1785 più usato.
1786
1787 \begin{figure}[!htb]
1788   \footnotesize \centering
1789   \begin{minipage}[c]{15cm}
1790     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
1791 struct sigaction 
1792 {
1793     void (*sa_handler)(int);
1794     void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
1795     sigset_t sa_mask;
1796     int sa_flags;
1797     void (*sa_restorer)(void);
1798 }
1799     \end{lstlisting}
1800   \end{minipage} 
1801   \normalsize 
1802   \caption{La struttura \var{sigaction}.} 
1803   \label{fig:sig_sigaction}
1804 \end{figure}
1805
1806 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
1807 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
1808 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
1809 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
1810 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
1811 \secref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
1812 l'invocazione.
1813
1814 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
1815 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
1816 \secref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
1817 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato
1818 eseguito correttamente; la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri
1819 gestori usando \var{sa\_mask} per bloccare \macro{SIGALRM} durante la
1820 loro esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari
1821 aspetti del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo
1822 ai vari segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati
1823 in \tabref{tab:sig_sa_flag}.
1824
1825 \begin{table}[htb]
1826   \footnotesize
1827   \centering
1828   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1829     \hline
1830     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1831     \hline
1832     \hline
1833     \macro{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \macro{SIGCHLD} allora non deve
1834                            essere notificato quando il processo figlio viene
1835                            fermato da uno dei segnali \macro{SIGSTOP},
1836                            \macro{SIGTSTP}, \macro{SIGTTIN} o 
1837                            \macro{SIGTTOU}.\\
1838     \macro{SA\_ONESHOT}  & Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
1839                            predefinito una volta che il gestore è stato
1840                            lanciato, riproduce cioè il comportamento della
1841                            semantica inaffidabile.\\  
1842     \macro{SA\_RESETHAND}& Sinonimo di \macro{SA\_ONESHOT}. \\
1843     \macro{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
1844                            call} quando vengono interrotte dal suddetto
1845                            segnale; riproduce cioè il comportamento standard
1846                            di BSD.\\ 
1847     \macro{SA\_NOMASK}   & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
1848                            l'esecuzione del gestore.\\
1849     \macro{SA\_NODEFER}  & Sinonimo di \macro{SA\_NOMASK}.\\
1850     \macro{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
1851                            gestore in forma estesa usando
1852                            \var{sa\_sigaction} al posto di \var{sa\_handler}.\\
1853     \macro{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno stack alternativo per
1854                            l'esecuzione del gestore (vedi
1855                            \secref{sec:sig_specific_features}).\\ 
1856     \hline
1857   \end{tabular}
1858   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \var{sigaction}.}
1859   \label{tab:sig_sa_flag}
1860 \end{table}
1861
1862 Come si può notare in \figref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction}
1863 permette\footnote{La possibilità è prevista dallo standard POSIX.1b, ed è
1864   stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x con l'introduzione dei segnali
1865   real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}). In precedenza era possibile
1866   ottenere alcune informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un
1867   secondo parametro addizionale di tipo \var{struct sigcontext}, che adesso è
1868   deprecato.}  di utilizzare due forme diverse di gestore, da
1869 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \macro{SA\_SIGINFO},
1870 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler},
1871 (che devono essere usati in maniera alternativa, in certe implementazioni
1872 questi vengono addirittura definiti come \ctyp{union}): la prima è quella
1873 classica usata anche con \func{signal}, la seconda permette invece di usare un
1874 gestore in grado di ricevere informazioni più dettagliate dal sistema,
1875 attraverso la struttura \type{siginfo\_t}, riportata in
1876 \figref{fig:sig_siginfo_t}.
1877
1878 \begin{figure}[!htb]
1879   \footnotesize \centering
1880   \begin{minipage}[c]{15cm}
1881     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
1882 siginfo_t {
1883     int      si_signo;  /* Signal number */
1884     int      si_errno;  /* An errno value */
1885     int      si_code;   /* Signal code */
1886     pid_t    si_pid;    /* Sending process ID */
1887     uid_t    si_uid;    /* Real user ID of sending process */
1888     int      si_status; /* Exit value or signal */
1889     clock_t  si_utime;  /* User time consumed */
1890     clock_t  si_stime;  /* System time consumed */
1891     sigval_t si_value;  /* Signal value */
1892     int      si_int;    /* POSIX.1b signal */
1893     void *   si_ptr;    /* POSIX.1b signal */
1894     void *   si_addr;   /* Memory location which caused fault */
1895     int      si_band;   /* Band event */
1896     int      si_fd;     /* File descriptor */
1897 }
1898     \end{lstlisting}
1899   \end{minipage} 
1900   \normalsize 
1901   \caption{La struttura \type{siginfo\_t}.} 
1902   \label{fig:sig_siginfo_t}
1903 \end{figure}
1904  
1905 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
1906 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
1907 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
1908 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
1909 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
1910 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
1911 causato l'emissione del segnale.
1912
1913 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
1914 real-time e per tutti quelli inviati tramite \func{kill}, informazioni circa
1915 l'origine del segnale (se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill},
1916 ecc.). Alcuni segnali però usano \var{si\_code} per fornire una informazione
1917 specifica: ad esempio i vari segnali di errore (\macro{SIGFPE},
1918 \macro{SIGILL}, \macro{SIGBUS} e \macro{SIGSEGV}) lo usano per fornire
1919 maggiori dettagli riguardo l'errore (come il tipo di errore aritmetico, di
1920 istruzione illecita o di violazione di memoria) mentre alcuni segnali di
1921 controllo (\macro{SIGCHLD}, \macro{SIGTRAP} e \macro{SIGPOLL}) forniscono
1922 altre informazioni speecifiche.  In tutti i casi il valore del campo è
1923 riportato attraverso delle costanti (le cui definizioni si trovano
1924 \file{bits/siginfo.h}) il cui elenco dettagliato è disponibile nella pagina di
1925 manuale di di \func{sigaction}.
1926
1927 Il resto della struttura è definito come \ctyp{union} ed i valori
1928 eventualmente presenti dipendono dal segnale, così \macro{SIGCHLD} ed i
1929 segnali real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}) inviati tramite
1930 \func{kill} avvalorano \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti
1931 al processo che ha emesso il segnale, \macro{SIGILL}, \macro{SIGFPE},
1932 \macro{SIGSEGV} e \macro{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr} con l'indirizzo cui
1933 è avvenuto l'errore, \macro{SIGIO} (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io})
1934 avvalora \var{si\_fd} con il numero del file descriptor e \var{si\_band} per i
1935 dati urgenti su un socket.
1936
1937 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
1938 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
1939 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
1940 \var{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
1941 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}.  Per questo
1942 motivo se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
1943 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
1944 un ripristino corretto dello stesso.
1945
1946 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
1947 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
1948 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
1949 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
1950 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
1951 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
1952 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
1953
1954 \begin{figure}[!htb]
1955   \footnotesize \centering
1956   \begin{minipage}[c]{15cm}
1957     \begin{lstlisting}{}
1958 typedef void SigFunc(int);
1959 inline SigFunc * Signal(int signo, SigFunc *func) 
1960 {
1961     struct sigaction new_handl, old_handl;
1962     new_handl.sa_handler=func;
1963     /* clear signal mask: no signal blocked during execution of func */
1964     if (sigemptyset(&new_handl.sa_mask)!=0){  /* initialize signal set */
1965         perror("cannot initializes the signal set to empty"); /* see mess. */
1966         exit(1);
1967     }
1968     new_handl.sa_flags=0;                  /* init to 0 all flags */
1969     /* change action for signo signal */
1970     if (sigaction(signo,&new_handl,&old_handl)){ 
1971         perror("sigaction failed on signal action setting");
1972         exit(1);
1973     }
1974     return (old_handl.sa_handler);
1975 }
1976     \end{lstlisting}
1977   \end{minipage} 
1978   \normalsize 
1979   \caption{Una funzione equivalente a \func{signal} definita attraverso
1980     \func{sigaction}.} 
1981   \label{fig:sig_Signal_code}
1982 \end{figure}
1983
1984 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
1985 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire una funzione
1986 equivalente attraverso \func{sigaction}; la funzione è \code{Signal}, e si
1987 trova definita come \code{inline} nel file \file{wrapper.h} (nei sorgenti
1988 allegati), riportata in \figref{fig:sig_Signal_code}. La riutilizzeremo spesso
1989 in seguito. 
1990
1991 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
1992   \textit{signal mask}}
1993 \label{sec:sig_sigmask}
1994
1995 Come spiegato in \secref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
1996 permettono si bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente, impostando
1997 \macro{SIG\_IGN} come azione) la consegna dei segnali ad un processo. Questo è
1998 fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei segnali} (o
1999 \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta
2000   dal campo \var{blocked} della \var{task\_struct} del processo.} cioè
2001 l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo accennato in
2002 \secref{sec:proc_fork} che la \textit{signal mask} viene ereditata dal padre
2003 alla creazione di un processo figlio, e abbiamo visto al paragrafo precedente
2004 che essa può essere modificata, durante l'esecuzione di un gestore,
2005 attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \var{sigaction}.
2006
2007 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di \secref{fig:sig_event_wrong} è
2008 che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice (nel caso in
2009 questione la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag
2010 che testimoniava l'avvenuta occorrenza del segnale) in modo da essere sicuri
2011 che essi siano eseguiti senza interruzioni.
2012
2013 Le operazioni più semplici, come l'assegnazione o il controllo di una
2014 variabile (per essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}) di
2015 norma sono atomiche, quando occorrono operazioni più complesse si può invece
2016 usare la funzione \func{sigprocmask} che permette di bloccare uno o più
2017 segnali; il suo prototipo è:
2018 \begin{prototype}{signal.h}
2019 {int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)} 
2020   
2021   Cambia la \textsl{maschera dei segnali} del processo corrente.
2022   
2023   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2024     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2025   \begin{errlist}
2026   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
2027   \item[\macro{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
2028   \end{errlist}}
2029 \end{prototype}
2030
2031 La funzione usa l'insieme di segnali dato all'indirizzo \param{set} per
2032 modificare la maschera dei segnali del processo corrente. La modifica viene
2033 effettuata a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità
2034 specificate in \tabref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore
2035 non nullo per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2036 quell'indirizzo.
2037
2038 \begin{table}[htb]
2039   \footnotesize
2040   \centering
2041   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2042     \hline
2043     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2044     \hline
2045     \hline
2046     \macro{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2047                            quello specificato e quello corrente.\\
2048     \macro{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2049                            dalla maschera dei segnali, specificare la
2050                            cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2051     \macro{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2052                            specificato da \param{set}.\\
2053     \hline
2054   \end{tabular}
2055   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2056     \func{sigprocmask}.}
2057   \label{tab:sig_procmask_how}
2058 \end{table}
2059
2060 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2061 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
2062 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
2063 \secref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del flag
2064 e la sua cancellazione. 
2065
2066 La funzione può essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio
2067 per riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però
2068 occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene
2069 perduta alla conclusione del terminatore. 
2070
2071 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2072 dei casi di race condition\index{race condition} restano aperte alcune
2073 possibilità legate all'uso di \func{pause}; il caso è simile a quello del
2074 problema illustrato nell'esempio di \secref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè
2075 la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per
2076 uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima
2077 dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica
2078 della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla
2079 sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione
2080 \func{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2081 \begin{prototype}{signal.h}
2082 {int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
2083   
2084   Imposta la \textit{signal mask} specificata, mettendo in attesa il processo.
2085   
2086   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2087     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2088   \begin{errlist}
2089   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
2090   \item[\macro{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
2091   \end{errlist}}
2092 \end{prototype}
2093
2094 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2095 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2096 \secref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2097 \macro{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per
2098 poter usare l'implementazione vista in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2099 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2100 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2101 ottenere un'implementazione, riportata in \figref{fig:sig_sleep_ok} che non
2102 presenta neanche questa necessità.
2103
2104 \begin{figure}[!htb]
2105   \footnotesize \centering
2106   \begin{minipage}[c]{15cm}
2107     \begin{lstlisting}{}
2108 void alarm_hand(int);
2109 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
2110 {
2111     struct sigaction new_action, old_action;
2112     sigset_t old_mask, stop_mask, sleep_mask;
2113     /* set the signal handler */
2114     sigemptyset(&new_action.sa_mask);              /* no signal blocked */
2115     new_action.sa_handler = alarm_hand;            /* set handler */
2116     new_action.sa_flags = 0;                       /* no flags */
2117     sigaction(SIGALRM, &new_action, &old_action);  /* install action */
2118     /* block SIGALRM to avoid race conditions */
2119     sigemptyset(&stop_mask);                       /* init mask to empty */
2120     sigaddset(&stop_mask, SIGALRM);                /* add SIGALRM */
2121     sigprocmask(SIG_BLOCK, &stop_mask, &old_mask); /* add SIGALRM to blocked */
2122     /* send the alarm */
2123     alarm(seconds); 
2124     /* going to sleep enabling SIGALRM */
2125     sleep_mask = old_mask;                         /* take mask */
2126     sigdelset(&sleep_mask, SIGALRM);               /* remove SIGALRM */
2127     sigsuspend(&sleep_mask);                       /* go to sleep */
2128     /* restore previous settings */
2129     sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);     /* reset signal mask */    
2130     sigaction(SIGALRM, &old_action, NULL);         /* reset signal action */
2131     /* return remaining time */
2132     return alarm(0);
2133 }
2134 void alarm_hand(int sig) 
2135 {
2136     return;     /* just return to interrupt sigsuspend */
2137 }
2138     \end{lstlisting}
2139   \end{minipage} 
2140   \normalsize 
2141   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
2142   \label{fig:sig_sleep_ok}
2143 \end{figure}
2144
2145 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2146 non si è usato l'approccio di \figref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando l'uso
2147 di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small 35-37})
2148 non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per interrompere il
2149 programma messo in attesa.
2150
2151 La prima parte della funzione (\texttt{\small 11-15}) provvede ad installare
2152 l'opportuno gestore per \macro{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2153 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 28}); il passo
2154 successivo è quello di bloccare \macro{SIGALRM} (\texttt{\small 17-19}) per
2155 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2156 \func{alarm} (\texttt{\small 21}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2157 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2158 fine (\texttt{\small 27}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2159 \var{sleep\_mask} per riattivare \macro{SIGALRM} all'esecuzione di
2160 \func{sigsuspend}.  
2161
2162 In questo modo non sono più possibili race condition\index{race condition}
2163 dato che \macro{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla
2164 chiamata di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può
2165 essere applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2166 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2167 \begin{enumerate*}
2168 \item Leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2169   con \func{sigprocmask}. 
2170 \item Mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2171   ricezione del segnale voluto.
2172 \item Ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2173 \end{enumerate*}
2174 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2175 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il deadlock dovuto
2176 all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2177
2178
2179 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
2180 \label{sec:sig_specific_features}
2181
2182 In questa ultimo paragrafo esamineremo varie funzioni di gestione dei segnali
2183 non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati. La prima di esse
2184 è \func{sigpending},  anch'essa introdotta dallo standard POSIX.1; il suo
2185 prototipo è:
2186 \begin{prototype}{signal.h}
2187 {int sigpending(sigset\_t *set)} 
2188   
2189 Scrive in \param{set} l'insieme dei segnali pendenti.
2190   
2191   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2192     errore.}
2193 \end{prototype}
2194
2195 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
2196 in corso, cioè i segnali che sono stato inviati dal kernel ma non sono stati
2197 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
2198 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
2199 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
2200 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
2201 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
2202
2203 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
2204 di usare uno stack alternativo per i segnali; è cioè possibile fare usare al
2205 sistema un altro stack (invece di quello relativo al processo, vedi
2206 \secref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
2207 gestore. L'uso di uno stack alternativo è del tutto trasparente ai
2208 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
2209 \begin{enumerate*}
2210 \item Allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
2211   stack alternativo.
2212 \item Usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
2213   l'esistenza e la locazione dello stack alternativo.
2214 \item Quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
2215   specificando il flag \macro{SA\_ONSTACK} (vedi \tabref{tab:sig_sa_flag}) per
2216   dire al sistema di usare lo stack alternativo durante l'esecuzione del
2217   gestore. 
2218 \end{enumerate*}
2219
2220 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
2221 memoria con \code{malloc}; in \file{signal.h} sono definite due costanti,
2222 \macro{SIGSTKSZ} e \macro{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
2223 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
2224 prima delle due è la dimensione canonica per uno stack di segnali e di norma è
2225 sufficiente per tutti gli usi normali. La seconda è lo spazio che occorre al
2226 sistema per essere in grado di lanciare il gestore e la dimensione di uno
2227 stack alternativo deve essere sempre maggiore di questo valore. Quando si
2228 conosce esattamente quanto è lo spazio necessario al gestore gli si può
2229 aggiungere questo valore per allocare uno stack di dimensione sufficiente.
2230
2231 Come accennato per poter essere usato lo stack per i segnali deve essere
2232 indicato al sistema attraverso la funzione \func{sigaltstack}; il suo
2233 prototipo è:
2234 \begin{prototype}{signal.h}
2235 {int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
2236   
2237 Installa un nuovo stack per i segnali.
2238   
2239   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2240     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2241
2242   \begin{errlist}
2243   \item[\macro{ENOMEM}] La dimensione specificata per il nuovo stack è minore
2244   di \macro{MINSIGSTKSZ}.
2245   \item[\macro{EPERM}] Uno degli indirizzi non è valido.
2246   \item[\macro{EFAULT}] Si è cercato di cambiare lo stack alternativo mentre
2247   questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di esso).
2248   \item[\macro{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
2249   valore diverso da zero che non è \macro{SS\_DISABLE}.
2250   \end{errlist}}
2251 \end{prototype}
2252
2253 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
2254 \var{stack\_t}, definita in \figref{fig:sig_stack_t}. I due valori \param{ss}
2255 e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo stack da
2256 installare e quello corrente (che viene restituito dalla funzione per un
2257 successivo ripristino).
2258
2259 \begin{figure}[!htb]
2260   \footnotesize \centering
2261   \begin{minipage}[c]{15cm}
2262     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
2263 typedef struct {
2264     void  *ss_sp;     /* Base address of stack */
2265     int    ss_flags;  /* Flags */
2266     size_t ss_size;   /* Number of bytes in stack */
2267 } stack_t;
2268     \end{lstlisting}
2269   \end{minipage} 
2270   \normalsize 
2271   \caption{La struttura \var{stack\_t}.} 
2272   \label{fig:sig_stack_t}
2273 \end{figure}
2274
2275 Il campo \var{ss\_sp} di \var{stack\_t} indica l'indirizzo base dello stack,
2276 mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo \var{ss\_flags} invece
2277 indica lo stato dello stack. Nell'indicare un nuovo stack occorre
2278 inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size} rispettivamente al puntatore e
2279 alla dimensione della memoria allocata, mentre \var{ss\_flags} deve essere
2280 nullo.  Se invece si vuole disabilitare uno stack occorre indicare
2281 \macro{SS\_DISABLE} come valore di \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno
2282 ignorati.
2283
2284 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
2285 dimensione dello stack corrente nei relativi campi, mentre \var{ss\_flags}
2286 potrà assumere il valore \macro{SS\_ONSTACK} se il processo è in esecuzione
2287 sullo stack alternativo (nel qual caso non è possibile cambiarlo) e
2288 \macro{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
2289
2290 In genere si installa uno stack alternativo per i segnali quando si teme di
2291 avere problemi di esaurimento dello stack standard o di superamento di un
2292 limite imposto con chiamata de tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}.
2293 In tal caso infatti si avrebbe un segnale di \macro{SIGSEGV}, che potrebbe
2294 essere gestito soltanto avendo abilitato uno stack alternativo. 
2295
2296 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo stack
2297 alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al contrario di quanto
2298 avviene per lo stack ordinario dei processi, non si accresce automaticamente
2299 (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a conseguenze imprevedibili).
2300 Si ricordi infine che una chiamata ad una funzione della famiglia
2301 \func{exec} cancella ogni stack alternativo.
2302
2303 Abbiamo visto in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
2304 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
2305 del programma; sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
2306 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
2307 modificarlo con \func{sigprocmask}. 
2308
2309 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
2310 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
2311 dall'implementazione; in particolare BSD ripristina la maschera dei segnali
2312 precedente l'invocazione, come per un normale ritorno, mentre System V no. Lo
2313 standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
2314 \func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle
2315 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
2316 \secref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
2317
2318 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
2319 \func{sigsetjmp} e \func{siglongjmp}, che permettono di decidere quale dei due
2320 comportamenti il programma deve assumere; i loro prototipi sono:
2321 \begin{functions}
2322   \headdecl{setjmp.h} 
2323   
2324   \funcdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)} Salva il contesto
2325   dello stack per un salto non locale.
2326  
2327   \funcdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)} Esegue un salto non
2328   locale su un precedente contesto.
2329
2330   \bodydesc{Le due funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e
2331     \func{longjmp} di \secref{sec:proc_longjmp}, ma consentono di specificare
2332     il comportamento sul ripristino o meno della maschera dei segnali.}
2333 \end{functions}
2334
2335 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
2336 salvato il contesto dello stack per permettere il salto non locale; nel caso
2337 specifico essa è di tipo \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf} come per le
2338 analoghe di \secref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso viene salvata
2339 anche la maschera dei segnali.
2340
2341 Nel caso di \func{sigsetjmp} se si specifica un valore di \param{savesigs}
2342 diverso da zero la maschera dei valori sarà salvata in \param{env} e
2343 ripristinata in un successivo \func{siglongjmp}; quest'ultima funzione, a
2344 parte l'uso di \type{sigjmp\_buf} per \param{env}, è assolutamente identica a
2345 \func{longjmp}.
2346
2347
2348
2349 \subsection{I segnali real-time}
2350 \label{sec:sig_real_time}
2351
2352
2353 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2354 real-time, ha introdotto una estensione del modello classico dei segnali che
2355 presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa estensione è stata
2356   introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43(?), e dalle \acr{glibc}
2357   2.1(?).} in particolare sono stati superati tre limiti fondamentali dei
2358 segnali classici:
2359 \begin{description}
2360 \item[I segnali non sono accumulati] 
2361   
2362   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2363   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2364   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2365 \item[I segnali non trasportano informazione] 
2366   
2367   i segnali classici non prevedono prevedono altra informazione sull'evento
2368   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2369   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2370 \item[I segnali non hanno un ordine di consegna] 
2371
2372   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2373   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2374   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2375 \end{description}
2376
2377
2378 Per poter superare queste limitazioni lo standard ha introdotto delle nuove
2379 caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di segnali, che
2380 vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare:
2381
2382 \begin{itemize*}
2383 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2384   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2385   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2386   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera.
2387 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2388   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2389   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore.
2390 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al
2391   gestore, attraverso l'uso di un campo apposito nella struttura
2392   \type{siginfo\_t} accessibile tramite gestori di tipo
2393   \var{sa\_sigaction}.
2394 \end{itemize*}
2395
2396 Queste nuove caratteristiche (eccetto l'ultima, che, come visto in
2397 \secref{sec:sig_sigaction}, è parzialmente disponibile anche con i segnali
2398 ordinari) si applicano solo ai nuovi segnali real-time; questi ultimi sono
2399 accessibili in un range di valori specificati dalle due macro \macro{SIGRTMIN}
2400 e \macro{SIGRTMAX},\footnote{in Linux di solito il primo valore è 32, ed il
2401   secondo \code{\_NSIG-1}, che di norma è 63, per un totale di 32 segnali
2402   disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b.} che specificano il
2403 numero minimo e massimo associato ad un segnale real-time.
2404
2405 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2406 consegnati per primi, inoltre i segnali real-time non possono interrompere
2407 l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la loro azione
2408 predefinita è quella di terminare il programma.  I segnali ordinari hanno
2409 tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque segnale
2410 real-time.
2411
2412 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2413 sepcifico (a meno di non utilizzarli, come vedremo in
2414 \secref{sec:file_asyncronous_io}, per l'I/O asincrono) e devono essere inviati
2415 esplicitamente. Tutti i segnali real-time restituiscono al gestore, oltre
2416 ai campi \var{si\_pid} e \var{si\_uid} di \type{siginfo\_t} una struttura
2417 \type{sigval} (riportata in \figref{fig:sig_sigval}) in cui può essere
2418 restituito al processo un valore o un indirizzo, che costituisce il meccanismo
2419 con cui il segnale è in grado di inviare una ulteriore informazione al
2420 processo.
2421
2422 \begin{figure}[!htb]
2423   \footnotesize \centering
2424   \begin{minipage}[c]{15cm}
2425     \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
2426 union sigval {
2427         int sival_int;
2428         void *sival_ptr;
2429 }
2430           \end{lstlisting}
2431   \end{minipage} 
2432   \normalsize 
2433   \caption{La struttura \type{sigval}, usata dai segnali real time per
2434     restituire dati al gestore.}
2435   \label{fig:sig_sigval}
2436 \end{figure}
2437
2438 A causa di queste loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta
2439 ad inviare un segnale real time, in quanto non è in grado di fornire alcun
2440 valore per \var{sigval}; per questo motivo lo standard ha previsto una nuova
2441 funzione, \func{sigqueue}, il cui prototipo è:
2442 \begin{prototype}{signal.h}
2443   {int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2444   
2445   Invia il segnale \param{signo} al processo \param{pid}, restituendo al
2446   gestore il valore \param{value}.
2447   
2448   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2449     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2450   \begin{errlist}
2451   \item[\macro{EAGAIN}] La coda è esarita, ci sono già \macro{SIGQUEUE\_MAX}
2452     segnali in attesa si consegna.
2453   \item[\macro{EPERM}] Non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2454     segnale al processo specificato.
2455   \item[\macro{ESRCH}] Il processo \param{pid} non esiste.
2456   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2457     \param{signo}.
2458   \end{errlist}
2459   ed inoltre \macro{ENOMEM}.}
2460 \end{prototype}
2461
2462 Il comportamento della funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i
2463 privilegi occorrenti ad inviare il segnale ad un determinato processo sono gli
2464 stessi; un valore nullo di \func{signo} permette di verificare le condizioni
2465 di errore senza inviare nessun segnale.
2466
2467 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2468 installato un gestore con \macro{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse
2469 disponibili, vale a dire che c'è posto nella coda\footnote{la profondità della
2470   coda è indicata dalla costante \macro{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante
2471   costanti di sistema definite dallo standard POSIX, che non abbiamo riportato
2472   esplicitamente in \secref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo
2473   standard, \macro{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32.}, esso viene inserito
2474 e diventa pendente; una volta consegnato riporterà nel campo \var{si\_code} di
2475 \var{siginfo} il valore \macro{SI\_QUEUE} e il campo \var{si\_value} riceverà
2476 quanto inviato con \param{value}. Se invece si è installato un gestore
2477 nella forma classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche
2478 tipiche dei segnali real-time (priorità e coda) saranno perse.
2479
2480 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni che permettono di
2481 gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono in particolar
2482 modo nel caso dei thread, in cui si possono usare i segnali real-time come
2483 meccanismi di comunicazione elementare; la prima di queste funzioni è
2484 \func{sigwait}, il cui prototipo è:
2485 \begin{prototype}{signal.h}
2486   {int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2487   
2488   Attende che uno dei segnali specificati in \param{set} sia pendente.
2489   
2490   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2491     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2492   \begin{errlist}
2493   \item[\macro{EINTR}] La funzione è stata interrotta.
2494   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2495     \param{set}.
2496   \end{errlist}
2497   ed inoltre \macro{EFAULT}.}
2498 \end{prototype}
2499
2500 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque dei segnali
2501 specificati da \param{set}, il cui valore viene restituito in \param{sig}.  Se
2502 sono pendenti più segnali, viene estratto quello a priorità più alta (cioè con
2503 il numero più basso). Se, nel caso di segnali real-time, c'è più di un segnale
2504 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2505 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato.  Se non c'è
2506 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2507 uno.
2508
2509 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2510 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2511 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2512 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2513 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2514 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2515 prevedibile.
2516
2517 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni, anch'esse usate
2518 prevalentemente con i thread; \func{sigwaitinfo} e \func{sigtimedwait}, i
2519 relativi prototipi sono:
2520 \begin{functions}
2521   \headdecl{signal.h}   
2522
2523   \funcdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}  
2524   
2525   Analoga a \func{sigwait}, ma riceve anche le informazioni associate al
2526   segnale in \param{info}.
2527   
2528   \funcdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *value, const
2529     struct timespec *info)}
2530   
2531   Analoga a \func{sigwaitinfo}, con un la possibilità di specificare un
2532   timeout in \param{timeout}.
2533
2534   
2535   \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
2536     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori già visti per
2537     \func{sigwait}, ai quali si aggiunge, per \func{sigtimedwait}:
2538   \begin{errlist}
2539   \item[\macro{EAGAIN}] Si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2540     fosse emmesso.
2541   \end{errlist}
2542 }
2543 \end{functions}
2544
2545 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2546 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2547 tramite \param{info}; in particolare viene restituito il numero del segnale
2548 nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il segnale è
2549 stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno ad esso
2550 associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è indefinito. 
2551
2552 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout,
2553 scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si specifica un puntatore nullo
2554 il comportamento sarà identico a \func{sigwaitinfo}, se si specifica un tempo
2555 di timeout nullo, e non ci sono sengali pendenti la funzione ritornerà
2556 immediatamente; in questo modo si può eliminare un segnale dalla coda senza
2557 dover essere bloccati qualora esso non sia presente.
2558
2559
2560 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2561 com i thread. In genere esse vengono chiamate dal thread incaricato della
2562 gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che usualmente
2563 sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per mettersi in attesa
2564 del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non devono essere
2565 installati gestori, che solo il thread di gestione deve usare \func{sigwait} e
2566 che, per evitare che venga eseguita l'azione predefinita, i segnali gestiti in
2567 questa maniera devono essere mascherati per tutti i thread, compreso quello
2568 dedicato alla gestione, che potrebbe riceverlo fra due chiamate successive.
2569
2570 %%% Local Variables: 
2571 %%% mode: latex
2572 %%% TeX-master: "gapil"
2573 %%% End: