Linux 信号知识点总结

对于 Linux来说，实际信号是软中断，许多重要的程序都需要处理信号。信号，为 Linux提供了一种处理异步事件的方法。比如，终端用户输入了 ctrl+c 来中断程序，会通过信号机制停止一个程序。
信号概述
1.信号的名字和编号:
每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头，例如“SIGIO“，“SIGCHLD”等等。
信号定义在 signal.h 头文件中，信号名都定义为正整数。

具体的信号名称可以使用 kill -l 来查看信号的名字以及序号，信号是从1开始编号的，不存在0号信号。kill对于信号0又特殊的应用。 

2.信号的处理:
信号的处理有三种方法，分别是: 忽略、捕捉和默认动作
忽略信号，大多数信号可以使用这个方式来处理，但是有两种信号不能被忽略(分别是 SIGKILL 和 SIGSTOP )。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法，如果忽略了，那么这个进程就变成了没人能管理的的进程，显然是内核设计者不希望看到的场景。
捕捉信号，需要告诉内核，用户希望如何处理某一种信号，说白了就是写一个信号处理函数，然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时，由内核来调用用户自定义的函数，以此来实现某种信号的处理。
系统默认动作，对于每个信号来说，系统都对应由默认的处理动作，当发生了该信号，系统会自动执行。不过，对系统来说，大部分的处理方式都比较粗暴，就是直接杀死该进程。
具体的信号默认动作可以使用 man 7 signa1 来查看系统的具体定义。在此，我就不详细展开了，需要查看的，可以自行查看。也可以参考 《UNIX 环境高级编程(第三部)》的 P251--P256中间对于每个信号有详细的说明。

了解了信号的概述，那么，信号是如何来使用呢?
其实对于常用的 kill 命令就是一个发送信号的工具， kill 9 PID 来杀死进程。比如，我在后台运行了一个 top 工具，通过 ps 命可以查看他的 PID，通过 kill 9来发送了一个终止进程的信号来结束了 top 进程。如果查看信号编号和名称，可以发现9对应的是 9) SIGKILL，正是杀死该进程的信号。而以下的执行过程实际也就是执行了9号信号的默认动作一一杀死进程。

先ps -aux|grep a.out 查看pid为61672

再杀死进程

可以编写捕捉信号代码，例如按ctrl c 捕捉这个信号是什么，不停止程序，代码如下：

编译结果：

（代码可复制）：

#include 
#include 

//       typedef void (*sighandler_t)(int);

//       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

void handler(int signum)
{
    printf("get signum=%d\n",signum);
    switch(signum){
        case 2:
            printf("SIGINT\n");
            break;
        case 9:
            printf("SIGKILL\n");
            break;
        case 10:
            printf("SIGUSR1\n");
            break;

    }


    printf("never quit\n");
}

int main()
{
    signal(SIGINT,handler);
    signal(SIGKILL,handler);
    signal(SIGUSR1,handler);
    while(1);
    return 0;
}

那么我们还可以编写一段代码来用对应数字表示各种信号宏

vi pro.c

运行结果：gcc pro.c -o pro 

（代码可复制）

#include 
#include 
#include 


int main(int argc ,char **argv)
{
    int signum;
    int pid;

    char cmd[128]={0};

    signum = atoi(argv[1]);
    pid = atoi(argv[2]);

    printf("num=%d,pid=%d\n",signum,pid);    

//    kill(pid, signum);
    sprintf(cmd,"kill -%d %d",signum,pid);

    
    system(cmd);

    printf("send signal ok");    
    return 0;
}

既然可以编写捕捉信号代码，那么也可以忽略信号，只需要改一个地方：

编译结果： 信号被忽略了

信号注册函数一高级版

我们已经成功完成了信号的收发，那么为什么会有高级版出现呢? 其实之前的信号存在一个问题就是，虽然发送和接收到了信号，可是总感觉少些什么，既然都已经把信号发送过去了，为何不能再携带一些数据呢?正是如此，我们需要另外的函数来通过信号传递的过程中，携带一些数据。咱么先来看看发送的函数吧。
sigaction 的函数原型

头文件：

 #include

函数原型：
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);

可以通过 man sigaction 来查看这个函数的原版帮助信息。
sigaction 是一个系统调用，根据这个函数原型，我们不难看出，在函数原型中，第一个参数signum 应该就是注册的信号的编号;第二个参数at 如果不为空说明需要对该信号有新的配置;第三个参数oldact 如果不为空，那么可以对之前的信号配置进行备份，以方便之后进行恢复。

在这里额外说一下struct sigaction 结构体中的 sa_mask 成员，设置在其的信号集中的信号，会在捕捉函数调用前设置为阻塞，并在捕捉函数返回时恢复默认原有设置。这样的目的是，在调用信号处理函数时，就可以阻塞默写信号了。在信号处理函数被调用时，操作系统会建立新的信号阻塞字，包括正在被递送的信号。因此，可以保证在处理一个给定信号时，如果这个种信号再次发生，那么他会被阻塞到对之前一个信号的处理结束为止。
sigaction 的时效性: 当对某一个信号设置了指定的动作的时候，那么，直到再次显式调用sigaction并改变动作之前都会一直有效
关于结构体中的 flag 属性的详细配置，在此不做详细的说明了，只说明其中一点。如果设置为 SA_ SIGINFO 属性时，说明了信号处理程序带有附加信息，也就是会调用sa sigaction 这个函数指所指向的信号处理函数。否则，系统会默认使用 sa_handler所指向的信号处理函数。在此，还要特别说明一下，sa_sigaction 和 sa_handler 使用的是同一块内存空间，相当于 union，所以只能设置其中的一个，不能两个都同时设置。
关于void (*sa _sigaction)(int，siginfo_t *，void *);处理函数来说还需要有一些说明.void*是接收到信号所携带的额外数据;而struct siginfo这个结构体主要适用于记录接收信号的一些相关信息。

 其中的成员很多，si_signo 和 si_code 是必须实现的两个成员。可以通过这个结构体获取到信号的相关信息。
关于发送过来的数据是存在两个地方的，sigval_t si_value这个成员中有保存了发送过来的信息;同时，在si_int或者si_ptr成员中也保存了对应的数据。
那么，kil 函数发送的信号是无法携带数据的，我们现在还无法验证发送收的部分，那么，我们先来看看发送信号的高级用法后，我们再来看看如何通过信号来携带数据吧。

信号发送函数--高级版

使用这个函数之前，必须要有几个操作需要完成
1.使用 sigaction 函数安装信号处理程序时，制定了 SA_SIGINFO 的标志
2.sigaction 结构体中的 sa_sigaction 成员提供了信号捕捉函数。如果实现的时sa_handler 成员，那么将无法获取额外携带的数据。
sigqueue 函数只能把信号发送给单个进程，可以使用 value 参数向信号外理程序传递整数值或者指针值。
sigqueue 函数不但可以发送额外的数据，还可以让信号进行排队 (操作系统必须实现了POSIX.1的实时扩展)，对于设置了阻塞的信号，使用 sigqueue 发送多个同一信号，在解除阻塞时，接受者会接收到发送的信号队列中的信号，而不是直接收到一次。

代码实例：

vi nicesig.c

vi send.c：

编译结果：