对向量（vector :: operator []和vector :: size（））的只读访问是否是异步安全的？

Question

我的程序需要对vector<string>的信号处理程序中的SIGINT内容执行只读访问。 （另一种方法是使用固定大小的固定长度C字符串数组。）该程序设计为在POSIX环境中运行。

vector::operator[]和vector::size()异步安全（或信号安全）吗？

Answer 1

不，这不安全。 C ++ 11 1.9 / 6：

  

当抽象机器的处理被接收到信号中断时，对象的值就是这样   不是

     

  类型为volatile std::sig_atomic_t的
• 也不是
  
• 无锁原子对象（29.4）
  

     在执行信号处理程序期间未指定

，并且任何对象的值都不在其中任何一个中   处理程序修改的两个类别变为未定义。

Answer 2

考虑到C ++，Angew的回答是正确的。既然问题提到了可以提供更强保证的POSIX环境，那么还需要另一个答案，即：

  

如果进程是多线程的，或者进程是单线程的，并且执行信号处理程序而不是由于：

     

  

• 调用abort()，raise()，kill()，pthread_kill()或sigqueue()以生成未阻止信号的流程

  

• 未解除阻止并在取消阻止的呼叫之前发送待处理信号

  

     

如果信号处理程序引用具有静态存储持续时间的errno以外的任何对象，而不是通过为声明为volatile sig_atomic_t的对象赋值，或者信号处理程序调用任何对象，则行为未定义本标准中定义的函数不是下表中列出的函数之一。

Source: The Open Group Base Specifications Issue 7 IEEE Std 1003.1, 2013 Edition, 2.4.3

这是......仍然是一个非常弱的保证。据我所知：

vector::operator[]不安全。 固定数组不安全。如果数组是非静态的，则访问固定数组是安全的。

为什么呢？ vector::operator[]没有确切地说明它应该如何实现，只有前置条件和后置条件。可以访问数组的元素（如果数组是非静态的），这意味着如果您之前创建指针（使用vec.data()或&vec[0]），则对矢量元素的访问也是安全的发信号，然后通过指针访问元素。

编辑：最初我错过了，因为我不知道sigaction函数 - 使用signal你只能访问信号处理程序中的本地数组，但使用{{1}您可以提供自动和动态数组的指针。尽管在信号处理程序中做尽可能少的建议仍然适用于此。

结论：您在信号处理程序中做得太多了。尝试尽可能少。一种方法是分配一个标志（类型sigaction），然后返回。代码可以稍后检查标志是否被触发（例如在事件循环中）

Answer 3

我相信，如果您知道原因对矢量的访问不安全，那么您可以解决它。请注意，访问仍然并不能保证安全。但它适用于任何不是死亡站9000的东西。

如果您直接编程到硬件，信号处理程序会中断程序的执行，就像中断处理程序一样。操作系统只是停止执行您的程序，任何地方。这可能是任何事情的中间。例如，如果向量中添加了元素并且正在更新其大小值，或者它正在将内容复制到新的较长向量，则可能会被信号中断。然后你的信号处理程序将尝试从向量中读取导致灾难。

只要信号处理程序实际上是常量，就可以从信号处理程序中访问该向量。如果你在程序启动时设置了整个程序，然后再也没有写入它，那么使用它是安全的。注意，根据标准文件使用不安全，但有效安全。

这很像单核CPU上的多线程。

现在，如果你确实需要在程序运行时更新向量，你需要通过屏蔽信号或在更新向量之前禁用处理程序来“锁定”信号处理程序，以确保处理程序赢得'在向量处于不一致状态时运行。