unix环境高级编程之信号篇（一）

文章是我读《Unix环境高级编程》这本书的一些笔记，大部分保持了原文，还加了一些自己的解释，转载请注明！！

一、引言：

信号是软件中断，很比较重要的应用程序都需要处理信号。信号提供了一种处理异步事件的方法，例如，中断用户键入中断键，则会通过信号机制停止一个程序，或及早终止管道中的下一个程序。

二、概念：
每一个信号都有一个名字。这些名字都是以SIG开头，如SIGABRT是夭折信号，当进程调用abort函数时产生这种信号。SIGALRM是闹钟信号，当由alarm函数设置的计时器超时后产生此信号。
在头文件中，信号都会被定义成正整数。内核包括对用户级别应用程序有意义的头文件，这被认为是一种糟糕的形式，所以如果应用程序和内核两者都需要使用同一种定义，那么久需要将有关信息放置在内核头文件中，然后再用户级头文件中再包括该内核头文件。
不存在编号为0的信号，kill函数都信号编号为0的油特殊的应用。此种信号称为空信号。
信号是异步事件的一种经典实例。产生信号的事件对进程而言是随机出现的，进程不能简单的测试一个变量如errno来判断是否出现一个信号，二是必须告诉内核“在出现这种信号时应该执行下列操作”。
可以要求内核在某个信号出现时按照下列三种方式之一去处理，我们称之为信号的处理或者信号的相关的动作。
1、忽略此信号。大多数信号都可以使用这种信号，但是有两种信号不能忽略：SIGKILL和SIGSTOP，因为这两种信号向超级用户
提供了可以终止或者停止任何进程的可靠方法。另外，如果进程发生硬件异常的话，如果被忽略，进程的运行行为是不可预测的。
2、捕捉信号。为了做到这一点，要通知内核在某种信号发生时调用一个用户函数，在用户函数中，可执行用户希望对这种时间的处理。
3、执行默认操作。每一种信号系统都提供了默认的操作。注意，针对大多数信号的默认操作动作是终止进程。
需要注意：如果进程在处理一个信号返回前的时候有产生了一个信号，那么同等或高优先级的信号会中断低优先级的信号处理

三、常用信号详解
SIGABRT:调用abort函数时产生此信号，进程异常终止
SIGALRM:在调用alarm函数设置的计时器超时时，产生此信号，若有setitimer(2)函数设置的间隔时间超时，也会产生此信号
SIGBUS:指示一个实现定义的硬件故障，如出现某个类型的内存故障时会产生此信号
SIGCHLD:当一个进程终止或者停止时，发送这个信号给其父进程，按系统默认，将忽略此信号。如果父进程希望被告知其子进程的这种状态的改变，则应捕捉此信号。捕捉函数中通常调用一个wait函数以取得子进程id和其终止状态
SIGFPE:此信号表示一个算术运算异常，例如除以0，浮点溢出等。
SIGHUP:中断接口连接断开，将此信号发送给与该中端相关的控制进程
SIGILL:此信号指示进程已执行一条非法硬件命令
SIGINFO:BSD信号，用户按状态键（ctrl+T），终端驱动程序产生此种信号并送至前台进程组中的每一个进程，此信号经常导致在终端上显示前台进程组中各进程的状态信息
SIGINT:当用户按下中断键时（delete或者crtl+C），终端产生此信号并送至前台进程组中的每一个进程。当一个进程失控时，常用此信号终止它
SIGKILL:这是两个不能被忽略的信号之一，它向系统管理员提供了一种可以杀死任意进程的可靠方法
SIGPIPE:如果在写管道时读进程已经终止，则产生此信号。当类型为SOCK_STREAM的套接字已不在连接时，进程写到该套接字也产生此信号
SIGQUIT:用户按下退出键（ctrl+\），产生此信号，并送至前台进程组中的每一个进程，此信号不仅终止前台进程组（如SIGINT）,还会产生core文件
SIGSEGV:该信号指示进程进行了一次无效内存的引用
SIGSTOP:这是一个作业控制信号，用户停止一个进程。它类似于交互停止信号（SIGTSTP），但是这个信号不能被忽略
SIGSYS:此信号指示一个无效的系统调用，如版本不支持的系统函数调用
SIGTERM:这是由kill（1）命令发送的系统默认终止信号
SIGTSTP:交互时停止信号，用户按下（ctrl+Z）时产生，
SIGUSR1：用户自定义信号1
SIGUSR2：用户自定义信号2
SIGVTALRM:当一个有setitimer(2)函数设置的虚拟间隔时间到期时产生此信号。

四、signal函数
说了那么多，信号接收和处理使用哪个系统api呢？unix系统信号机制最简单的借口是signal函数。
#include
void (*signal(int signo,void(*func)(int)))(int);
返回值：若成功则返回信号以前的处理配置，出错返回SIG_ERR;

signo:该参数是上述三中的信号名，包括但不仅限于此。
func:该参数可以是常量SIG_IGN，或者常量SIG_DFL，或者接收到信号时需要调用的函数的地址。
如果是SIG_IGN,则向内核表示忽略此信号，（记住有两个信号不能忽略）
如果是SIG_DFL，则表示接收到信号时执行系统默认的动作
如果是指定函数地址，则在发生和接收到信号时，调用该函数，我们称这种处理为捕捉信号。此函数称为信号处理程序或者信号捕捉函数
 
signal函数原型说明该函数需要两个参数，并且返回一个函数指针，而该函数指针所指向的函数是无返回值的（void*）而且需要一个整形参数（最后的int）。
第一个参数signo是一个整数（其实就是信号编号），第二个参数是一个函数指针，该函数需要一个整形参数，无返回值。
signal的返回值其实指向之前的信号处理函数的指针。这句话得意思是：
signal(SIGUSR1,sig_usr1);//此时应该返回值为系统默认处理动作值，也就是SIG_DFL
...
signal(SIGUSR1,sig_usr2);//这时返回值的函数指针就指向了sig_usr1
系统的中会找到以下形式的声明：
define SIG_ERR (void (*) ())-1
define SIG_DFL (void (*) ())0
define SIG_IGN (void (*) ())1

简单例子sig.c：
#include
#include

static void sig_usr(int signo)
{
if(signo == SIGUSR1)
printf("recv sig_usr1\n");
else if(signo == SIGUSR2)
printf("recv sig_usr2\n");
else
printf("recv signal signo = %d\n",signo);
}

int main()
{
if(SIG_ERR == signal(SIGUSR1,sig_usr))
printf("err sig_usr1\n");
else if(SIG_ERR == signal(SIGUSR2,sig_usr))
printf("err sig_usr2\n");
for(;;)
pause();
}

$./sig & 后台启动
[1] 7172 作业控制shell打印作业和进程号
$kill -SIGUSR1 7172 向进程发送SIGUSR1信号
recv sig_usr1
$kill -SIGUSR2 7172 向进程发送SIGUSR2信号
recv sig_usr2
$kill 7172 向进程发送SIGTERM信号
[1]+ 已终止 ./sig

五、可重入函数和不可重入函数
可重入函数：在执行时，允许中断，然后返回；
不可重入函数：在执行函数时，由于函数内部存在诸如全局数据结构变量，所以不允许被中断
不可重入的原因：1、函数中使用了一些全局数据结构
2、函数调用了malloc和free
3、它们是标准I/O函数，标准I/O库的实现很多都利用了全局数据结构

如果在信号处理函数中调用了一个不可重入函数，那么进程的运行结果是不可预测的，进程很容易被SIGSEGV信号终止

关于信号未决和信号集和其涉及到的函数会在下一节介绍，敬请关注。