Linux：信号（1）：signal函数、pause函数、alarm函数

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一、信号

1.什么是信号？

系统为了响应某些状况而产生的事件。进程收到信号后采取相应的动作。

2.哪些情况下会产生信号？

①键盘事件，如：ctl c 、ctl \
②访问非法内存
③硬件出现故障
④用户态到内核态的切换

3.如何查看信号？

指令：kill -l 查看系统所有信号

4.常用信号解释

SIGINT	SIGQUIT	SIGUSER1	SIGALRM
ctl c发出的信号	ctl \发出的信号	用户自定义信号，常用于发送和获取	闹钟信号，用于倒计时

5.处理的三种方式

当进程接收到信号时，有三种方式处理该信号
①忽略：收到信号后，不处理
SIGKILL和SIGSTOP是不可能被忽略的
②捕获并处理：收到信号后，执行我们自己写的代码
SIGKILL和SIGSTOP不能捕获
③默认处理方式

二、操作信号

1.注册信号

①作用

注册信号实际是对信号进行三种处理操作，用于告诉当前进程接收信号后该去执行什么动作

②注册信号所使用的函数signal()

1.函数原型：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
2.函数功能解释：
开始获取信号值为signum的信号，如果获取到该信号，则开始执行handler指向的函数
3.返回值：
成功返回原本的信号处理函数指针，失败返回 SIGERR，
SIGERR的宏为 #define SIG_IGN ((sighandler_t)-1)
4.参数解释
signum：指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。
handler：用户自定义的函数；第二个参数不仅可以传函数指针handler，它还可以取以下三种值，如下表：

参数	SIG_IGN	SIG_DFL	handler
解释	忽略	默认处理	类型的函数指针
实质	#define SIG_IGN ((sighandler_t)1)	#define SIG_IGN ((sighandler_t)0)	执行自己写的代码

③实例验证

//验证SIG_IGN
#include
#include
#include
#include
int main()
{
    int i=0;
    signal(SIGINT,SIG_IGN);//SIGINT是ctl c发起的信号
    //SIG_IGN表示忽略接收到的信号

    for(i=0;i<10;++i)//执行10秒
    {
        printf("死不了:%d\n",i);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

//验证SIG_DFL
#include
#include
#include
#include
int main()
{
    int i=0;
    signal(SIGINT,SIG_DFL);//SIGINT是ctl c发起的信号
    //SIG_DFL表示采用默认处理方式处理接收到的信号
    //把这句代码去掉，执行效果一样

    for(i=0;i<10;++i)//执行10秒
    {
        printf("死不了:%d\n",i);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

//验证sighandler_t
#include
#include
#include
#include
void handler(int n)//自定义的函数
{
    printf("死掉了\n");
    exit(1);
}

int main()
{
    signal(SIGINT,handler);//SIGINT是ctl c发起的信号
    while(1)
    {
        printf("死不了\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

④另一个可以获取信号的函数pause()

1.函数原型：
int pause(void);
2.功能解释：
暂停进程，把当前进程置成就绪态，让出CPU，直到收到任意一个信号后终止，并且当处理完该信号之后，直接执行pause()函数下面的语句
3.返回值：
只返回-1
4.参数解释：
不需要传参，如：pause();printf("pause over\n");//当前进程暂停，直到系统任意发出一个信号，pause()才被终止（打断），开始继续执行printf()。

2.给进程发送信号

①命令方式

指令：kill -信号值 pid

②函数方式

1.函数原型：
int kill(int pid,int signum);
2.函数功能解释：
给进程id为pid的进程发送一个信号值为signum的信号
3.返回值：
成功返回0，失败返回-1
4.参数解释
signum：信号值，即信号编号
pid：进程id，它可以取以下四种值，如下表：

pid > 0	pid = 0	pid = -1	pid < -1
将信号发送给pid对应的进程	将信号发送给调用者所在进程组的所有进程	将信号发送给所有进程（1号进程除外）	将信号发送给进程组 id 为|pid|的进程组中所有进程

补充：进程组：如管道连接的进程、fork创建的父子进程

③实例验证

#include
#include
#include
#include

void handler(int n)//自定义函数，用于验证能接收到信号
{
    printf("我收到信号了\n");
}

int main()
{
    int i=0;
    signal(SIGUSR1,handler);//父进程在获取信号SIGUSR1
    //SIGUSER1：用户自定义信号，常用于发送和接收
    pid_t pid=fork();
    if(pid == 0)//子进程
    {
        sleep(1);
        kill(getppid(),SIGUSR1);//将信号SIGUSER1发送给父进程
        exit(0);
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            printf("滴滴\n");
            sleep(3);
        }
    }
    return 0;
}

④补充另外两个可以发送消息的函数

1.int rasie (int signum); 给自己发送信号
返回值：成功返回0；失败：返回-1
2.int killpg(int gid,int signum); 给进程组发送信号
返回值：-1，并把error值设为EINTR

三、SIGALRM信号

1.alarm函数

①函数原型：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
②函数功能解释：
若干秒后，给当前进程发送一个SIGALRM信号
③返回值：
成功：如果调用此alarm（）前，进程已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。
失败：-1
④参数解释
second > 0：当seconds秒后，触发SIGALRM信号
seconds = 0： 表示清除SIGALRM信号

2.实例验证

#include 
#include 
#include 
#include 

void handler(int s) {
    printf("超时\n");
    exit(1);
}

int main( void )
{
    char buf[100] = {
    };
    printf("输入名字:");

    signal(SIGALRM, handler);//捕获到SIGALRM信号后执行handler函数

    alarm(3);//设置倒计时为3
    //如果3秒结束没有清除SIGALRM信号，则获取SIGALRM信号
    scanf("%s", buf);
    alarm(0); //清楚SIGALRM信号

    printf("名字为：%s\n", buf);

    for ( ; ; ) //用于验证alarm(0)确实清除了SIGALRM信号
    {
        printf("滴滴\n");
        sleep(1);
    }
}

3.alarm的超时处理：简单的考试计时程序

#include 
#include 
#include 
#include 

int Right = 0;//做对的题数
int Wrong = 0;//做错的题数

void handler(int s) //用于验证超时
{
    printf("时间到\n");
    printf("Right=%d, Wrong=%d\n", Right, Wrong);
    exit(1);
}

int main( void )
{
    int i=0;
    signal(SIGALRM, handler);//获取SIGALRM信号，执行handler函数

    alarm(20);//设置倒计时为20
    srand(getpid());//随机数种子
    for (i=0; i<10; i++) //出10道10以内的加法题
    {
        int left = rand()%10;
        int right = rand()%10;
        printf("%d+%d=", left, right);
        int ret;
        scanf("%d", &ret);
        if ( left + right == ret ) 
        {
            Right++;
        } 
        else
         {
            Wrong++;
        }
    }
    printf("做完了\n");
    printf("Right=%d, Wrong=%d\n", Right, Wrong);
}

4.alarm的定时处理

①用于定时的函数：setitimer()

1.函数原型：
#include
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
2.函数功能解释：
设置一个定时器，从第n秒（n是自己设定）开始启动定时器，然后每隔m秒（m也是自己设定）发出一个SIGALRM信号
3.返回值：
返回-1表示失败，0表示成功
4.参数解释
which：一般写成ITIMER_REAL，即真实的桌面时间
new_value：一个结构体指针，结构体内部存储着“启动时间”和“间隔时间”，具体的在下面有详解
old_value：同样的结构体指针，一般写成NULL

②对struct itimerval *new_value的详解

1.结构体内部的信息
struct itimerval
{
struct timeval it_interval; /*以后每一次执行的间隔时间*/
struct timeval it_value; /*第一次执行的时间*/
};
struct timeval //时间的精确度
{
long tv_sec; /* 时间的秒部分*/
long tv_usec; /*时间的微秒部分*/
};
2.实例说明该结构体的作用
struct itimerval it;
//上句代码的作用是定义一个该结构体变量it，it包括两部分信息：启动时间和间隔时间
it.it_value.tv_sec = 0;
it.it_value.tv_usec = 1;
//上两句代码的作用是将it的启动时间设为：真实的桌面时间+0秒1微秒
it.it_interval.tv_sec = 1;
it.it_interval.tv_usec = 0;
//上两句代码的作用是将it的间隔时间设为：1秒0微妙


③定时处理的实例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void handler(int s)
{
    printf("收到SIGALRM信号了\n");
}

int main( void )
{
    signal(SIGALRM, handler);//如果获取到SIGALRM信号，则执行handler函数

    struct itimerval it;
    //上句代码的作用是定义一个该结构体变量it，it包括两部分信息：启动时间和间隔时间
    it.it_value.tv_sec     = 0; 
    it.it_value.tv_usec    = 1;
    //上两句代码的作用是将it的启动时间设为：真实的桌面时间+0秒1微秒
    it.it_interval.tv_sec  = 1;
    it.it_interval.tv_usec = 0;
    //上两句代码的作用是将it的间隔时间设为：1秒0微妙

    setitimer(ITIMER_REAL, &it, NULL);
    //上面的定时器内部信息设置完后，通过setitimer函数启动该定时器

    while(1)//无限循环，用于验证定时器确实是每个一段时间就发出一个SIGALRM信号
        ;

}