信号（二）——进程间数据传递sigaction函数（sigaction结构体、siginfo_t 结构体）、sigqueue函数（sigval联合体）、信号的顺序响应问题——linux系统编程
文章目录
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- sigaction信号安装函数
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- sigaction 结构体
- siginfo_t 结构体
- sigqueue信号发送函数
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- sigval联合体
- 信号的顺序响应问题
- 代码示例
- 上一篇讲到信号值位于SIGRTMIN和SIGRTMAX之间的信号都是可靠信号，可靠信号克服了信号可能丢失的问题。
- Linux在支持新版本的信号安装函数sigation（）以及信号发送函数sigqueue()的同时，仍然支持早期的signal（）信号安装函数，支持信号发送函数kill()。
- kill+signal与sigqueue+sigaction的主要差别体现在后者可以带值发信号，这样就可以实现进程间是数据通信啦
sigqueue+sigaction
sigaction信号安装函数
部分man：
NAME
sigaction, rt_sigaction - examine and change a signal action
SYNOPSIS
#include 简单总结：
- 包含头文件
- 功能:sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。
- 原型： int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,const struct sigaction *old);
参数 ：
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该函数的第一个参数为信号的值，可以为除sigkill及sigstop外的任何一 个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）
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第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构 sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理
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第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理，可以传入结构sigaction的指针来获取之前对信号处理情况，如果不需要保存可指定oldact为null。
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如果把第二、第三个参数都设为NULL，那么该函数可用于检查信号的有效性。
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第二个参数最为重要，其中包含了对指定信号的处理、信号所传递的信息、信号处理函数执行过程中应屏蔽掉哪些函数等等。
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返回值:函数成功返回0，失败返回-1
sigaction 结构体
在sigaction函数的第二个第三个参数，为指向sigaction这个结构体类型的指针
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
1. sa_handler指定信号关联函数
sa_handler指定信号关联函数，赋值为一个函数指针（函数名）即用户指定的信号处理函数。除此之外，还可以赋值为常数SIG_IGN表示忽略信号，赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作(采用缺省的处理方式)。
赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号，或者说向内核注册了一个信号处理函数，该函数返回值为void，可以带一个int参数，通过参数可以得知当前信号的编号，这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然，这也是一个回调函数，不是被main函数调用，而是被系统所调用。
2. sa_sigaction指定信号关联函数
和sa_handler的差别在于：
由sa_handler指定的处理函数只有一个参数，即信号值，所以信号不能传递除信号值之外的任何信息；
（例如上一篇的void signal_fun(int num)）
由_sa_sigaction是指定的信号处理函数带有三个参数，是为实时信号而设的（当然同样支持非实时信号），它指定一个3参数信号处理函数。第一个参数为信号值，第二个参数是指向siginfo_t结构的指针，结构中包含信号携带的数据值，第三个参数没有使用（posix没有规范使用该参数的标准）
例如void signal_handle_new(int num,siginfo_t *info,void *d)
sa_handler主要用于不可靠信号（实时信号当然也可以，只是不能带信息），sa_sigaction用于实时信号可以带信息(siginfo_t)，两者不能同时出现。
3. sa_mask存放需要手动屏蔽的信号
sa_mask指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。缺省情况下当前信号本身被阻塞，防止信号的嵌套发送，除非指定SA_NODEFER或者SA_NOMASK标志位，处理程序执行完后，被阻塞的信号开始执行。
注：请注意sa_mask指定的信号阻塞的前提条件，是在由sigaction（）安装信号的处理函数执行过程中由sa_mask指定的信号才被阻塞。
（屏蔽相关内容将在下一篇中带来）
4.sa_flags指定一组修改信号行为的标志
flag在man文档中有详细列出，常用的有：
SA_SIGINFO：
当sig_act.sa_flags = SA_SIGINFO;
时需要指定sa_sigaction。a_sigaction函数的第一个参数与sa_handler一样表示当前信号的编号，第二个参数是一个siginfo_t 结构体，第三个参数一般不用。当使用sa_handler时sa_flags设置为0即可。
If SA_SIGINFO is specified in sa_flags, then sa_sigaction (instead of sa_handler) specifies the signal-handling function for signum.
This function receives the signal number as its first argument, a pointer to a siginfo_t as its second argument and a pointer to a ucontext_t (cast to void *)as its third argument. (Commonly, the handler function doesn’t make any use of the third argument. See getcontext(3) for further information aboutucontext_t.)
……
SA_SIGINFO (since Linux 2.2)
The signal handler takes three arguments, not one. In this case, sa_sigaction should be set instead of sa_handler. This flag is meaningful only when establishing a signal handler.
注：很多文献在阐述该标志位时都认为，如果设置了该标志位，就必须定义三参数信号处理函数。实际不是这样的，验证方法很简单：自己实现一个单一参数信号处理函数，并在程序中设置该标志位，可以察看程序的运行结果。实际上，可以把该标志位看成信号是否传递参数的开关，如果设置该位，则传递参数；否则，不传递参数。
SA_NODEFER：
当SA_NODEFER设置时在信号处理函数执行期间不会屏蔽当前信号；
SA_NODEFER
Do not prevent the signal from being received from within its own signal handler. This flag is meaningful only when establishing a signal handler.
SA_NOMASK is an obsolete, nonstandard synonym for this flag.
5.sa_restorer
已过时，POSIX不支持它，不应再被使用。
siginfo_t 结构体
在man sigaction 中对siginfo_t 结构体也作了说明
The siginfo_t argument to sa_sigaction is a struct with the following fields:
siginfo_t {
int si_signo; /* Signal number 信号编号 */
int si_errno; /* An errno value 如果为非零值则错误代码与之关联 */
int si_code; /* Signal code 说明进程如何接收信号以及从何处收到*/
int si_trapno; /* Trap number that caused
hardware-generated signal
(unused on most architectures) */
pid_t si_pid; /* Sending process ID适用于SIGCHLD，代表被终止进程的PID */
uid_t si_uid; /* Real user ID of sending process适用于SIGCHLD,代表被终止进程所拥有进程的UID */
int si_status; /* Exit value or signal 适用于SIGCHLD，代表被终止进程的状态 */
clock_t si_utime; /* User time consumed 适用于SIGCHLD，代表被终止进程所消耗的用户时间 */
clock_t si_stime; /* System time consumed 适用于SIGCHLD，代表被终止进程所消耗系统的时间 */
==================
sigval_t si_value; /* Signal value */
==================
int si_int; /* POSIX.1b signal */
void *si_ptr; /* POSIX.1b signal */
int si_overrun; /* Timer overrun count;
POSIX.1b timers */
int si_timerid; /* Timer ID; POSIX.1b timers */
void *si_addr; /* Memory location which caused fault */
long si_band; /* Band event (was int in
glibc 2.3.2 and earlier) */
int si_fd; /* File descriptor */
short si_addr_lsb; /* Least significant bit of address
(since Linux 2.6.32) */
void *si_call_addr; /* Address of system call instruction
(since Linux 3.5) */
int si_syscall; /* Number of attempted system call
(since Linux 3.5) */
unsigned int si_arch; /* Architecture of attempted system call
(since Linux 3.5) */
}
请留意两个用于传输数据的变量：
sigval_t si_value; /* Signal value /
int si_int; / POSIX.1b signal */
实际上：
- siginfo_t 结构体中(sigval_t) si_value就是sigqueue函数中传入的第三个参数sigval
- siginfo_t 结构体中(int) si_int就是从sigqueue函数中传入的第三个参数sigval.sival_int中获得
- siginfo_t 结构体中si_ptr就是从sigqueue函数中传入的第三个参数sigval.sival_ptr中获得
所以可以通过sigqueue种对sigval值的传入来实现信号带值，在信号处理函数中void signal_handle_new(int num,siginfo_t *info,void *d)读取第二个参数中对应变量的值来获取信号所带参数，通过这种方法实现进程间通讯
（下面会详细介绍sigqueue和sigval）
sigqueue信号发送函数
man：
NAME
sigqueue - queue a signal and data to a process
SYNOPSIS
#include - 功能:新的发送信号系统调用,主要是针对实时信号提出的支持信号带有参数,与函数sigaction()配合使用。
- 原型: int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
参数：
- 第一个参数是指定接收信号的进程id，
- 第二个参数确定即将发送的信号，
- 第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。
sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号，而不能发送信号给一个进程组。
- 返回值成功返回0,失败返回-1
同样可以使用传送sig=0的方式，检查指定pid进程是否存在
sigval联合体
The value argument is used to specify an accompanying item of data (either an integer or a pointer value) to be sent with the signal, and has the following type:
union sigval {
int sival_int;
void *sival_ptr;
};
If the receiving process has installed a handler for this signal using the SA_SIGINFO flag to sigaction(2), then it can obtain this data via the si_value field of
the siginfo_t structure passed as the second argument to the handler. Furthermore, the si_code field of that structure will be set to SI_QUEUE.
- 采用联合数据结构，说明siginfo_t结构中si_value要么持有一个4字节的整数值，要么持有一个指针，这就构成了与信号相关的数据。
- sigqueue的第三个参数就是sigval联合数据结构，当调用sigqueue时，该数据结构中的数据就将拷贝到信号处理函数的第二个参数中。
- 在信号的处理函数中，包含这样的信号相关数据指针，但没有规定具体如何对这些数据进行操作，操作方法应该由程序开发人员根据具体任务事先约定。
- 这样，在发送信号同时，就可以让信号传递一些附加信息。信号可以传递信息对程序开发是非常有意义的。
实际开发中我们将要通过信号传输的值赋值入sigval，即可在siginfo_t 中获得到
信号的顺序响应问题
linux系统是无法预知信号接收的时机的，那么就有可能出现这样的情况：
linux在执行一个信号对应的自定义信号处理函数的时候，接收到了一个新的信号，那应该怎么处理呢？
分为两种情况：
- 如果linux执行一个信号处理函数的时候如果又收到一个不同种信号，会去执行新的信号处理函数，执行完之后再回来执行。
- 如果linux执行一个信号处理函数的时候如果又收到又收到一个同种信号，则不会打断，是排队顺序执行的。
这有一点像嵌套中断，但不同信号间没有优先级
代码示例
#include 解释详见代码中注释，运行结果如下：
证明信号处理函数获取到了信号发送携带的int值，接收成功
我们进一步定义两套信号和对应的信号处理函数，实验信号的顺序响应问题，即排队响应和打断响应问题
同种信号在信号处理函数执行时输入：
#include 
从打印数字顺序可以看出，如果linux执行一个信号处理函数的时候如果又收到又收到一个同种信号，则不会打断，是排队顺序执行的。
同样的代码，接下来测试不同种信号在信号处理函数执行时输入：
可以验证上面的结论：如果linux执行一个信号处理函数的时候如果又收到一个不同种信号，会去执行新的信号处理函数，执行完之后再回来执行。
另外需注意：
- 如果发送了信号但是没有安装对应接收信号，这是子进程会结束掉，即变成僵尸进程
结构体部分内容参考：
https://www.cnblogs.com/mickole/p/3191804.html
https://blog.csdn.net/jnu_simba/article/details/8947410