Linux——信号及其使用

信号的基本概念

信号是系统响应某个条件而产生的事件，进程接受到信号会执行相应的操作。（软中断信号，用来通知进程发生了异步事件）
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达。
系统预先定义好的某些特定事件，信号可以被发送，也可以被接受，发送和接受的主题都是进程。

可靠信号以及不可靠信号

不可靠信号：信号值小于SIGRTMIN（32）的信号，主要存在的问题是：进程每次处理信号后，就将对信号的响应设置为默认动作，在某些情况下，将导致信号的错误处理，用户如果不希望这样操作，就将在信号处理函数的结尾再一次调用signal（）重新安装该信号，（总的俩说就是进程可能对信号作出错误的反应，以及信号可能丢失）
可靠信号：在原有信号的机制上进行改进和扩充，这些信号支持派对，不会丢失，信号的发送和安装也出现了新函数（sigqueue和sigaction），早期的kill和signal依然被支持，信号值位于SIGRTMIN（32）和SIGRTMAX（63）之间的都称为可靠信号。

注意： 信号的可靠与不可靠只与信号值有关，与信号的发送和安装函数无关
signal和sigaction函数的主要区别就是：经过sigaction函数安装的信号都能传递信息给信号处理函数（对所有信号都成立），而经过signal函数安装的信号却不能向信号处理函数传递信息，对于信号发送函数也是一样的。

与信号有关的系统调用在“signal.h”头文件中有声明
常见信号的值，及对应的功能说明：

在Linux系统下定义了一些信号：
存储位置为：
/usr/include/bits/signum.h

理解信号：通知进程产生了某事件

忽略：有两个信号不可忽略：SIGKILL和SIGSTOP，
默认：linux对每一个信号对规定了默认操作，对实时信号（后32）的默认反应是进程中止。
自定义：定义信号处理函数，信号发生时，执行响应的信号处理函数。

信号的使用

信号发送

1、kill函数

将参数sig指定的信号传递给参数pid指定的进程，pid有如下几种情况：
①pid > 0：将信号传给进程识别码为pid的进程；
②pid = 0：将信号传给和目前进程相同进程组的所有进程；
③pid = -1：将信号广播给系统内的所有进程；
④pid < 0：将信号传给进程组识别码为pid绝对值的所有进程；

#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
int kill(pid_t pid,int sig)

执行成功返回0，执行失败返回-1；

2、alarm函数

用于设置信号传送闹钟,用来设置信号SIGALRM，在经过参数seconds指定的秒数后传送给目前的进程，若参数0，则之前设置的闹钟会被取消，并将剩下的时间返回。

#include<unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

示例

int main()
{int i;signal(SIGALRM,handler);alarm(5);for(i = 1;i < 7;++i){printf("sleep %d...\n",i);sleep(1);}
}

自定义信号处理方式

如果信号要处理某一个信号，首先就要在进程中安装该信号。安装信号主要用来确定要处理哪个信号以及当信号被传递给进程时，将执行何种操作。

①`signal()`

—— 不支持信号传递信息，主要用于前32中非实时信号的安装（有两个参数）

默认SIG_DFL
忽略SIG_IGN
自定义void fun_sig(int sig)

我们通过帮助手册了解一下

第一个参数是一个信号代号
第二个参数是响应方式，是一个函数指针，返回值为void，参数为int

对于上面的程序，只有在按下ctrl+c后才会结束，否则将会一直执行下去，原因是给主程序发送了一个2号信号SIGINT，即终端终端信号，程序收到该信号后自动退出。
接下来，我们改变以下对于该信号的响应方式，我们收到该信号后打印一下这个信号的代号：
代码如下：

注意：这里的signal并没有执行，只是一个声明，只有当收到信号时才会调用
int sig就是信号的代号

此时我们按下Ctrl+c后发现是这样的：主程序并没有被打断，原因是：主程序是死循环是不会退出的，如果收到信号，当前程序被打断，内核帮助我们调用fun方法，再恢复执行while的函数体内容，因为我们已经改变了信号的响应方式，之前是按照默认方式响应的。
此时我们使用**Ctrl+\ **强制退出结束

下面展示对于该信号的三种操作方式的写法：

//默认
signal(SIGINT,SIG_DFL);
//忽略
signal(SIGINT,SIG_IGN);
//自定义
signal(SIGINT,sig_fun);

思考一下，如何使得第一次产生信号时是自定义，第二次又调用默认呢？
修改一下自定义函数即可：

于是：

②`siigaction()`

—— 支持信号传递信息，主要用于前32中非实时信号的安装（有三个参数）
函数原型

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

根据参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数，如果参数oldact不是NULL，则原来的信号处理方式将通过结构sigaction返回。

struct sigaction {void (*sa_handler)(int);void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);sigset_t sa_mask;int sa_flags;void (*sa_restorer)(void);
}

sa_handler是一个函数指针此参数和signal()的参数handler相同，代表新的信号处理函数
sa_mask 用来设置在处理该信号时暂时将sa_mask 指定的信号集搁置
sa_flags 用来设置信号处理的其他相关操作，下列的数值可用。
SA_RESETHAND：当调用信号处理函数时，将信号的处理函数重置为缺省值SIG_DFL
SA_RESTART：如果信号中断了进程的某个系统调用，则系统自动启动该系统调用
SA_NODEFER ：一般情况下，当信号处理函数运行时，内核将阻塞该给定信号。但是如果设置了 SA_NODEFER标记，那么在该信号处理函数运行时，内核将不会阻塞该信号

sa_sigaction 则是另一个信号处理函数，它有三个参数，可以获得关于信号的更详细的信息。当 sa_flags 成员的值

包含了 SA_SIGINFO 标志时，系统将使用 sa_sigaction 函数作为信号处理函数，否则使用 sa_handler 作为信号处理

函数。在某些系统中，成员 sa_handler 与 sa_sigaction 被放在联合体中，因此使用时不要同时设置。
sa_mask 成员用来指定在信号处理函数执行期间需要被屏蔽的信号，特别是当某个信号被处理时，它自身会被

自动放入进程的信号掩码，因此在信号处理函数执行期间这个信号不会再度发生。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>int main()
{struct sigaction newact,oldact;/* 设置信号忽略 */newact.sa_handler = SIG_IGN; //这个地方也可以是函数sigemptyset(&newact.sa_mask);newact.sa_flags = 0;int count = 0;pid_t pid = 0;sigaction(SIGINT,&newact,&oldact);//原来的备份到oldact里面pid = fork();if(pid == 0){while(1){printf("I'm child gaga.......\n");sleep(1);}return 0;}while(1){if(count++ > 3){sigaction(SIGINT,&oldact,NULL);  //备份回来printf("pid = %d\n",pid);kill(pid,SIGKILL); //父进程发信号，来杀死子进程}printf("I am father .......... hahaha\n");sleep(1);}return 0;
}

信号集操作

信号集被定义成一种数据类型：

typedef struct
{unsigned long sig[_NSIG_WORDS];
}sigset_t

x信号集用来描述信号的集合，Linux所支持的所有信号可以全部或部分地出现在信号集中，主要与信号阻塞相关的函数配合使用，以下是一些信号集操作定义的函数：

①sigemptyset函数

用于初始化信号集

int sigemptyset(sigset_t *set);       //将set所指信号集清0        成功：0；失败：-1

②sigfillset函数

用于将参数set初始化，将所有信号加入此信号集

int sigfillset(sigset_t *set);

③sigaddset函数

用于将参数signum代表的信号加入到参数set中

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);

④sigdelset函数

用于从set信号集中删除signum信号

 int sigdelset(sigset_t *set, int signum);

⑥sigismember函数

用于测试某个信号是否已加入信号集中

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

用信号处理僵尸进程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <assert.h>void fun(int sign)
{wait(NULL);
}
int main()
{signal(SIGCHILD,fun);//绑定信号与信号处理函数pid_t t = fork();assert(t!=-1);if(t == 0){printf("child start\n");sleep(2);printf("child over");}else{int i=0;while(i<100){sleep(1);i++;}}
}

例：运行程序，第一次接收到SIGINT信号，进程打印HelloWorld，第二次接受SIGINT信号，进程结束
方法：

第一次接受信号：fun
第二次接受信号前，将信号的响应方式修改为默认SIG_DFL
第二次接收信号，默认退出程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>void fun(int sign)
{printf("HelloWorld\n");//第一次接收到信号signal(SIGINT,SIG_DFL);//将信号响应方式恢复为默认，默认退出程序
}
int main()
{signal(SIGINT, fun);//程序启动时，绑定int i=0;while(i<100){sleep(1);printf("process running...\n");i++;}
}