signal信号相关

（一）Linux常规信号一览表
1) SIGHUP: 当用户退出shell时，由该shell启动的所有进程将收到这个信号，默认动作为终止进程
2) SIGINT：当用户按下了组合键时，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程。
3) SIGQUIT：当用户按下组合键时产生该信号，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出些信号。默认动作为终止进程。
4) SIGILL：CPU检测到某进程执行了非法指令。默认动作为终止进程并产生core文件
5) SIGTRAP：该信号由断点指令或其他 trap指令产生。默认动作为终止里程 并产生core文件。
6) SIGABRT: 调用abort函数时产生该信号。默认动作为终止进程并产生core文件。
7) SIGBUS：非法访问内存地址，包括内存对齐出错，默认动作为终止进程并产生core文件。
8) SIGFPE：在发生致命的运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为0等所有的算法错误。默认动作为终止进程并产生core文件。
9) SIGKILL：无条件终止进程。本信号不能被忽略，处理和阻塞。默认动作为终止进程。它向系统管理员提供了可以杀死任何进程的方法。
10) SIGUSE1：用户定义 的信号。即程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
11) SIGSEGV：指示进程进行了无效内存访问。默认动作为终止进程并产生core文件。
12) SIGUSR2：另外一个用户自定义信号，程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
13) SIGPIPE：Broken pipe向一个没有读端的管道写数据。默认动作为终止进程。
14) SIGALRM: 定时器超时，超时的时间 由系统调用alarm设置。默认动作为终止进程。
15) SIGTERM：程序结束信号，与SIGKILL不同的是，该信号可以被阻塞和终止。通常用来要示程序正常退出。执行shell命令Kill时，缺省产生这个信号。默认动作为终止进程。
16) SIGSTKFLT：Linux早期版本出现的信号，现仍保留向后兼容。默认动作为终止进程。
17) SIGCHLD：子进程结束时，父进程会收到这个信号。默认动作为忽略这个信号。
18) SIGCONT：如果进程已停止，则使其继续运行。默认动作为继续/忽略。
19) SIGSTOP：停止进程的执行。信号不能被忽略，处理和阻塞。默认动作为暂停进程。
20) SIGTSTP：停止终端交互进程的运行。按下组合键时发出这个信号。默认动作为暂停进程。
21) SIGTTIN：后台进程读终端控制台。默认动作为暂停进程。
22) SIGTTOU: 该信号类似于SIGTTIN，在后台进程要向终端输出数据时发生。默认动作为暂停进程。
23) SIGURG：套接字上有紧急数据时，向当前正在运行的进程发出些信号，报告有紧急数据到达。如网络带外数据到达，默认动作为忽略该信号。
24) SIGXCPU：进程执行时间超过了分配给该进程的CPU时间 ，系统产生该信号并发送给该进程。默认动作为终止进程。
25) SIGXFSZ：超过文件的最大长度设置。默认动作为终止进程。
26) SIGVTALRM：虚拟时钟超时时产生该信号。类似于SIGALRM，但是该信号只计算该进程占用CPU的使用时间。默认动作为终止进程。
27) SGIPROF：类似于SIGVTALRM，它不公包括该进程占用CPU时间还包括执行系统调用时间。默认动作为终止进程。
28) SIGWINCH：窗口变化大小时发出。默认动作为忽略该信号。
29) SIGIO：此信号向进程指示发出了一个异步IO事件。默认动作为忽略。
30) SIGPWR：关机。默认动作为终止进程。
31) SIGSYS：无效的系统调用。默认动作为终止进程并产生core文件。
34) SIGRTMIN ～ (64) SIGRTMAX：LINUX的实时信号，它们没有固定的含义（可以由用户自定义）。所有的实时信号的默认动作都为终止进程。
信号的产生
终端按键产生信号
    Ctrl + c  → 2) SIGINT（终止/中断）	 "INT" ----Interrupt
    Ctrl + z  → 20) SIGTSTP（暂停/停止）  "T" ----Terminal 终端。
    Ctrl + \  → 3) SIGQUIT（退出）	
硬件异常产生信号
    除0操作   → 8) SIGFPE (浮点数例外)	"F" -----float 浮点数。
    非法访问内存  → 11) SIGSEGV (段错误)
    总线错误  → 7) SIGBUS	
    
（二）kill函数/命令产生信号
kill命令产生信号：kill -SIGKILL pid
kill函数：给指定进程发送指定信号(不一定杀死)
    int kill(pid_t pid, int sig);	 成功：0；失败：-1 (ID非法，信号非法，普通用户杀init进程等权级问题)，设置errno
	sig：不推荐直接使用数字，应使用宏名，因为不同操作系统信号编号可能不同，但名称一致。
    pid > 0:  发送信号给指定的进程。
	pid = 0:  发送信号给 与调用kill函数进程属于同一进程组的所有进程。
	pid < 0:  取|pid|发给对应进程组。
	pid = -1：发送给进程有权限发送的系统中所有进程。
    进程组：每个进程都属于一个进程组，进程组是一个或多个进程集合，他们相互关联，共同完成一个实体任务，每个进程组都有一个进程组长，默认进程组ID与进程组长ID相同。
权限保护：super用户(root)可以发送信号给任意用户，普通用户是不能向系统用户发送信号的。 kill -9 (root用户的pid)  是不可以的。同样，普通用户也不能向其他普通用户发送信号，终止其进程。 只能向自己创建的进程发送信号。普通用户基本规则是：发送者实际或有效用户ID == 接收者实际或有效用户ID
 
（三）raise和abort函数
	raise 函数：给当前进程发送指定信号(自己给自己发)	raise(signo) == kill(getpid(), signo);
    	int raise(int sig); 成功：0，失败非0值
	abort 函数：给自己发送异常终止信号 6) SIGABRT 信号，终止并产生core文件
    	void abort(void); 该函数无返回
    	
（四）时钟产生信号  
alarm函数	
设置定时器(闹钟)。在指定seconds后，内核会给当前进程发送14）SIGALRM信号。进程收到该信号，默认动作终止。
每个进程都有且只有唯一个定时器。
unsigned int alarm(unsigned int seconds); 返回0或剩余的秒数，无失败。
	常用：取消定时器alarm(0)，返回旧闹钟余下秒数。
	例：alarm(5) → 3sec → alarm(4) → 5sec → alarm(5) → alarm(0)
    定时，与进程状态无关(自然定时法)！就绪、运行、挂起(阻塞、暂停)、终止、僵尸...无论进程处于何种状态，alarm都计时。
	使用time命令查看程序执行的时间。	程序运行的瓶颈在于IO，优化程序，首选优化IO。
	实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 等待时间
	
（五）setitimer函数
	设置定时器(闹钟)。 可代替alarm函数。精度微秒us，可以实现周期定时。
    int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);	成功：0；失败：-1，设置errno
	参数：which：指定定时方式
		① 自然定时：ITIMER_REAL → 14）SIGLARM				 		计算自然时间
		② 虚拟空间计时(用户空间)：ITIMER_VIRTUAL → 26）SIGVTALRM  	 只计算进程占用cpu的时间
		③ 运行时计时(用户+内核)：ITIMER_PROF → 27）SIGPROF		 计算占用cpu及执行系统调用的时间
练习: 使用setitimer函数实现alarm函数，重复计算机1秒数数程序。					【setitimer.c】
拓展练习，结合man page编写程序，测试it_interval、it_value这两个参数的作用。		【setitimer1.c】
提示：	it_interval：用来设定两次定时任务之间间隔的时间。
	 		it_value：初次定时的时长				
两个参数都设置为0，即清0操作。

（六）信号集操作函数
内核通过读取未决信号集来判断信号是否应被处理。信号屏蔽字mask可以影响未决信号集。而我们可以在应用程序中自定义set来改变mask。已达到屏蔽指定信号的目的。
信号集设定
	sigset_t  set;		// typedef unsigned long sigset_t; 
    int sigemptyset(sigset_t *set);			将某个信号集清0		 		成功：0；失败：-1
    int sigfillset(sigset_t *set);				将某个信号集置1		  		成功：0；失败：-1
    int sigaddset(sigset_t *set, int signum);		将某个信号加入信号集  		成功：0；失败：-1
    int sigdelset(sigset_t *set, int signum);		将某个信号清出信号集   		成功：0；失败：-1
    int sigismember(const sigset_t *set, int signum);判断某个信号是否在信号集中	返回值：在集合：1；不在：0；出错：-1  
    sigset_t类型的本质是位图。但不应该直接使用位操作，而应该使用上述函数，保证跨系统操作有效。
    对比认知select 函数。
sigprocmask函数
用来屏蔽信号、解除屏蔽也使用该函数。其本质，读取或修改进程的信号屏蔽字(PCB中)
    严格注意，屏蔽信号：只是将信号处理延后执行(延至解除屏蔽)；而忽略表示将信号丢处理。
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);	成功：0；失败：-1，设置errno
参数：
		set：传入参数，是一个位图，set中哪位置1，就表示当前进程屏蔽哪个信号。
		oldset：传出参数，保存旧的信号屏蔽集。
		how参数取值：	假设当前的信号屏蔽字为mask
SIG_BLOCK: 当how设置为此值，set表示需要屏蔽的信号。相当于 mask = mask|set
SIG_UNBLOCK: 当how设置为此，set表示需要解除屏蔽的信号。相当于 mask = mask & ~set
SIG_SETMASK: 当how设置为此，set表示用于替代原始屏蔽集的新屏蔽集。相当于 mask = set，调用sigprocmask解除了对当前若干个信号的阻塞，则在sigprocmask返回前，至少将其中一个信号递达。
sigpending函数
读取当前进程的未决信号集
int sigpending(sigset_t *set);	set传出参数。   返回值：成功：0；失败：-1，设置errno

（七）信号捕捉
（1）signal函数
注册一个信号捕捉函数：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
	该函数由ANSI定义，由于历史原因在不同版本的Unix和不同版本的Linux中可能有不同的行为。因此应该尽量避免使用它，取而代之使用sigaction函数。
    void (*signal(int signum, void (*sighandler_t)(int))) (int);
    能看出这个函数代表什么意思吗？  注意多在复杂结构中使用typedef。
（2）sigaction函数 	
修改信号处理动作（通常在Linux用其来注册一个信号的捕捉函数）
   int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);  成功：0；失败：-1，设置errno
参数：
		act：传入参数，新的处理方式。
		oldact：传出参数，旧的处理方式。												
struct sigaction结构体
    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_restorer：该元素是过时的，不应该使用，POSIX.1标准将不指定该元素。(弃用)
	sa_sigaction：当sa_flags被指定为SA_SIGINFO标志时，使用该信号处理程序。(很少使用)  
重点掌握：
	① sa_handler：指定信号捕捉后的处理函数名(即注册函数)。也可赋值为SIG_IGN表忽略 或 SIG_DFL表执行默认动作
	② sa_mask: 调用信号处理函数时，所要屏蔽的信号集合(信号屏蔽字)。注意：仅在处理函数被调用期间屏蔽生效，是临时性设置。
	③ sa_flags：通常设置为0，表使用默认属性。	
练习:通过sigaction函数捕捉setitimer产生的中断信号.
信号捕捉特性
进程正常运行时，默认PCB中有一个信号屏蔽字，假定为☆，它决定了进程自动屏蔽哪些信号。当注册了某个信号捕捉函数，捕捉到该信号以后，要调用该函数。而该函数有可能执行很长时间，在这期间所屏蔽的信号不由☆来指定。而是用sa_mask来指定。调用完信号处理函数，再恢复为☆。
XXX信号捕捉函数执行期间，XXX信号自动被屏蔽。
阻塞的常规信号不支持排队，产生多次只记录一次。（后32个实时信号支持排队）
练习1：为某个信号设置捕捉函数【sigaction1.c】
练习2： 验证在信号处理函数执行期间，该信号多次递送，那么只在处理函数之行结束后，处理一次。  【sigaction2.c】
练习3：验证sa_mask在捕捉函数执行期间的屏蔽作用【sigaction3.c】

（八）SIGCHLD信号
SIGCHLD的产生条件
子进程终止时
子进程接收到SIGSTOP信号停止时
子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时
借助SIGCHLD信号回收子进程
子进程结束运行，其父进程会收到SIGCHLD信号。该信号的默认处理动作是忽略。可以捕捉该信号，在捕捉函数中完成子进程状态的回收。
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void sys_err(char *str)
{
    perror(str);
    exit(1);
}
void do_sig_child(int signo)
{
    int status;    pid_t pid;
    while ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) {
        if (WIFEXITED(status))
            printf("child %d exit %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
        else if (WIFSIGNALED(status))
            printf("child %d cancel signal %d\n", pid, WTERMSIG(status));
    }
}
int main(void)
{
    pid_t pid;    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        if ((pid = fork()) == 0)
            break;
        else if (pid < 0)
            sys_err("fork");
    }
    if (pid == 0) {    
        int n = 1;
        while (n--) {
            printf("child ID %d\n", getpid());
            sleep(1);
        }
        return i+1;
    } else if (pid > 0) {
        struct sigaction act;
        act.sa_handler = do_sig_child;
        sigemptyset(&act.sa_mask);
        act.sa_flags = 0;
        sigaction(SIGCHLD, &act, NULL);
        
        while (1) {
            printf("Parent ID %d\n", getpid());
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}
分析该例子。结合 17)SIGCHLD 信号默认动作，掌握父使用捕捉函数回收子进程的方式。		【sigchild.c】
	如果每创建一个子进程后不使用sleep可以吗？可不可以将程序中，捕捉函数内部的while替换为if？为什么？ 
 	if ((pid = waitpid(0, &status, WNOHANG)) > 0) { ... }
 	思考：信号不支持排队，当正在执行SIGCHLD捕捉函数时，再过来一个或多个SIGCHLD信号怎么办？
子进程结束status处理方式
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)
options
WNOHANG
没有子进程结束，立即返回
WUNTRACED
如果子进程由于被停止产生的SIGCHLD，waitpid则立即返回
WCONTINUED
如果子进程由于被SIGCONT唤醒而产生的SIGCHLD，waitpid则立即返回
获取status
WIFEXITED(status)
子进程正常exit终止，返回真
WEXITSTATUS(status)返回子进程正常退出值
WIFSIGNALED(status)
子进程被信号终止，返回真
WTERMSIG(status)返回终止子进程的信号值
WIFSTOPPED(status)
子进程被停止，返回真
WSTOPSIG(status)返回停止子进程的信号值
WIFCONTINUED(status)
SIGCHLD信号注意问题
子进程继承了父进程的信号屏蔽字和信号处理动作，但子进程没有继承未决信号集spending。
注意注册信号捕捉函数的位置。
应该在fork之前，阻塞SIGCHLD信号。注册完捕捉函数后解除阻塞。
中断系统调用(了解性内容)
系统调用可分为两类：慢速系统调用和其他系统调用。
慢速系统调用：可能会使进程永远阻塞的一类。如果在阻塞期间收到一个信号，该系统调用就被中断,不再继续执行(早期)；也可以设定系统调用是否重启。如，read、write、pause、wait...
其他系统调用：getpid、getppid、fork...
结合pause，回顾慢速系统调用：
	慢速系统调用被中断的相关行为，实际上就是pause的行为： 如，read
		① 想中断pause，信号不能被屏蔽。
		② 信号的处理方式必须是捕捉 (默认、忽略都不可以)
		③ 中断后返回-1， 设置errno为EINTR(表“被信号中断”)
可修改sa_flags参数来设置被信号中断后系统调用是否重启。SA_INTERRURT不重启。 SA_RESTART重启。
扩展了解：
	sa_flags还有很多可选参数，适用于不同情况。如：捕捉到信号后，在执行捕捉函数期间，不希望自动阻塞该信号，可将sa_flags设置为SA_NODEFER，除非sa_mask中包含该信号。