C 信号(SIGSEGV)为什么会无限循环？

Question

我正在玩信号，对此感到惊讶。为什么程序会无限循环？

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

//I'm told that volatile tells the compiler not to cache the address of the pointer.
volatile int *i;
void seg_fault_handler(int TrapID)
{
    i = malloc(sizeof(int));
    puts("seg fault avoided");
}

int main()
{
    signal(SIGSEGV, seg_fault_handler);
    *i += 1;
    return 0;
}

注意，我试图通过在处理程序中 mallocing i 来纠正问题(i 为 NULL)，所以我的问题不在 this answer 中。 .

Answer 1

首先，正如您链接的问题中的一个答案所指出的，捕获实际的段错误并正常返回会导致 undefined behavior :

The behavior of a process is undefined after it returns normally from a signal-catching function for a SIGBUS, SIGFPE, SIGILL, or SIGSEGV signal that was not generated by kill(), sigqueue(), or raise().

因此，一切皆有可能。

二、 volatile你在这里不好吗。这是 gcc 为 *i += 1 生成的内容:

movl    i, %eax            ; Copy the value (i.e., address) stored in i to eax
movl    i, %edx            ; Copy the value (i.e., address) stored in i to edx
movl    (%edx), %edx       ; Copy the value at the address in edx into edx <--- segfault here
addl    $1, %edx           ; Add 1 to edx
movl    %edx, (%eax)       ; Store the value in edx to the address in eax

即使您声明 i volatile 本身( volatile int * volatile i; )，它不起作用。现在编译器实际上从 i 读取只有一次:

movl    i, %eax            ; Copy the value (i.e., address) stored in i to eax
movl    (%eax), %edx       ; Copy the value at the address in eax into edx <--- segfault here
addl    $1, %edx           ; Add 1 to edx
movl    %edx, (%eax)       ; Store the value in edx to the address in eax

从信号处理程序返回会导致重新执行段错误指令，但您对 i 的更改信号处理程序中的值不会影响 edx 中的值，因此它仍然会陷入无限循环。操作系统不知道 edx 中的值是如何产生的，并且不会为您重新计算它(在这种情况下，通过再次加载 i )。