O que é programação de sinais?

"Programação de sinal" é um termo frequentemente usado para se referir a um programa de computador que funciona principalmente em resposta a sinais ou eventos gerados por alguma mudança de estado ou pela entrada do usuário. Quase todas as partes de um sistema de computador, de um dispositivo periférico ao próprio sistema operacional, podem gerar um sinal que pode ser capturado por um aplicativo e processado. De muitas formas, a programação de sinais se assemelha à programação orientada a eventos. Alguns dos usos mais comuns da programação de sinais são com interfaces gráficas de usuário que respondem à entrada do usuário, comunicações de rede e programas de baixo nível que capturam e manipulam sinais específicos do sistema.

Um sinal na programação de computadores pode ser definido como uma mensagem, um evento ou uma interrupção, dependendo de sua origem, da arquitetura do sistema ou mesmo da preferência do programador. Em termos mais amplos, é um indicador de que algum estado ou parte dos dados foi alterada e, às vezes, é acompanhada de informações adicionais sobre a alteração que ocorreu. O sinal pode ser gerado pelo usuário quando uma tecla é pressionada, a partir de hardware como um monitor quando ocorre um retraço vertical ou mesmo do sistema operacional quando algo como uma falha de página acontece durante a alocação de memória.

Dentro de um aplicativo, a programação de sinais pode assumir vários tipos de arquiteturas, mas um dos mais comuns é um modelo de ouvinte ou observador. Nesse método, um trecho de código definido pelo usuário pode ser passado de alguma forma para um manipulador de sinal, geralmente dentro do sistema operacional, que então chama esse trecho de código para processar qualquer sinal que corresponda ao que a função está buscando. O tipo de sinal que uma função pode lidar com frequência é determinado por uma variável conhecida como máscara de sinal; portanto, alguns sinais não são transmitidos para rotinas não projetadas para lidar com eles.

Um segundo tipo de programação de sinal envolve ter um programa que implementa uma fila que aceita sinais de entrada. Essa fila é pesquisada no loop principal de execução do programa e o programa reage quando um sinal entra na fila. Cada sinal então pode ser logicamente classificado, manipulado, ignorado ou passado para outro processo.

Algumas dificuldades podem surgir na programação de sinais quando processos simultâneos ou aplicativos multithread são usados. As complicações podem surgir se, por exemplo, dois threads separados estiverem ouvindo sinais gerados por dois dispositivos de entrada de usuário separados ou por dois soquetes de rede. Se dois usuários simultaneamente tentarem alterar alguns dados, os dados do programa poderão ficar fora de sincronização e aparecer de maneira diferente para cada usuário. O uso de uma fila linear ou a implementação de métodos de sincronização de encadeamentos podem ajudar a evitar essa situação.