并发机制在谈论进程这个概念时，很容易问到进程的地址空间，然后很容易问到全局变量并发访问控制。先说结论，并发机制有：多线

在谈论进程这个概念时，很容易问到进程的地址空间，然后很容易问到全局变量并发访问控制。先说结论，并发机制有：多线程，信号处理，异步IO，中断处理；这些情况下要考虑并发控制。

多线程不用说，典型的并发机制；
信号处理：即使是在单线程单进程的应用中，如果使用了信号处理机制，仍然可能会引入类似并发的行为。这是因为在接收到信号时，信号处理函数会被调用，这会中断正常的执行流程去执行信号处理函数中的代码。如果信号处理函数和主程序共享某些资源（如全局变量），那么就可能出现竞态条件，导致数据不一致或其他并发问题。

主流程与信号处理函数访问共享数据导致数据不一致

c
深色版本
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

char buffer[64] = "Initial message";
int in_use = 0; // 表示 buffer 是否正在被使用

void handle_sigint(int sig) {
    if (!in_use) {
        strcpy(buffer, "SIGINT received"); // 不安全操作！
        printf("Signal handler modified buffer\n");
    } else {
        printf("Signal handler: buffer is in use, skipping\n");
    }
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = handle_sigint;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    printf("Main thread starting to modify buffer...\n");

    in_use = 1;
    sleep(1);  // 模拟耗时操作
    strcpy(buffer, "Main thread message"); // 修改 buffer
    sleep(1);
    in_use = 0;

    printf("Final buffer content: %s\n", buffer);
    return 0;
}

🧪 执行流程分析：

程序开始运行，注册了 SIGINT 的信号处理函数。
主线程设置 in_use = 1，模拟对 buffer 的占用。
如果此时你按下 Ctrl+C 发送 SIGINT：
- 信号处理函数尝试检查 in_use 并修改 buffer。
- 但由于主流程刚刚设置完 in_use = 1，还没来得及修改 buffer，信号处理函数就介入了。
此时 in_use == 1，信号处理函数打印 "buffer is in use"，看起来没问题。
但如果信号发生在 in_use = 1 和 strcpy() 之间？或者在 strcpy() 执行过程中？
- 就可能导致 strcpy() 被中断，出现缓冲区部分写入、乱码等问题。
- 即使我们有 in_use 标志，也无法完全避免竞争条件，因为不是原子操作。

🛡️ 为什么这是“并发问题”？

尽管这是一个单线程、单进程程序，但由于信号处理函数的执行是异步中断式的，它可能会：

在任意指令点打断主流程；
访问共享变量（如 buffer, in_use）；
导致主流程的数据处于不一致状态；
引发不可预料的行为（比如崩溃、死锁、数据损坏）；

这就是典型的并发问题中的竞态条件（Race Condition） 。

✅ 如何安全地处理这种情况？

方法一：使用 `sig_atomic_t` 类型的变量进行简单同步（适用于非常简单的标志）

c
深色版本
volatile sig_atomic_t flag = 0;

void handle_sigint(int sig) {
    flag = 1;
}

只能用于简单的整型标志，不能用于复杂结构。

方法二：使用信号掩码阻塞信号，在关键区域屏蔽中断

c
深色版本
sigset_t mask, oldmask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGINT);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask);

// 关键代码段（保护 buffer 操作）
strcpy(buffer, "Main thread message");

sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); // 恢复信号

这样可以确保在关键代码段期间不会被信号中断。

方法三：延迟处理信号（使用 signalfd + epoll/io_uring）

在现代编程中，推荐将信号处理从异步中断方式改为同步事件处理方式，例如使用 signalfd 结合 epoll，这样就不会打断主线程流程，从根本上避免并发问题。

✅ 总结

场景	是否可能产生并发问题
单线程、无信号、无异步	❌ 否
单线程、使用信号处理函数	✅ 可能
多线程、共享资源	✅ 是
单线程、使用异步 I/O 回调	✅ 视情况

即使是单线程、单进程程序，只要引入了异步机制（如信号、定时器、中断处理等），就必须考虑并发问题。

并发机制