6.13 信号机制（信号概念、发送、定时器、信号捕捉、SIGCHLD）
目录
信号机制
信号的产生
常用信号1
常用信号2
信号相关命令kill/killall
信号发送-kill/raise
信号相关函数- alarm/pause
信号函数alarm/pause-示例
设置信号响应方式-signal
信号函数signal-示例
子进程结束信号
笔记
信号机制
信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式
linux内核通过信号通知用户进程，不同的信号类型代表不同的事件
Linux对早期的unix信号机制进行了扩展
进程对信号有不同的响应方式
缺省方式
忽略信号
捕捉信号
信号的产生
按键产生
系统调用函数产生（比如raise， kill）
硬件异常
命令行产生 （kill）
软件条件（比如被0除，访问非法内存等）
常用信号1
| 信号名 |
含义 |
默认操作 |
| SIGHUP |
该信号在用户终端关闭时产生，通常是发给和该 终端关联的会话内的所有进程 |
终止 |
| SIGINT |
该信号在用户键入INTR字符(Ctrl-C)时产生，内 核发送此信号送到当前终端的所有前台进程 |
终止 |
| SIGQUIT |
该信号和SIGINT类似，但由QUIT字符(通常是 Ctrl-\)来产生 |
终止 |
| SIGILL |
该信号在一个进程企图执行一条非法指令时产生 |
终止 |
| SIGSEV |
该信号在非法访问内存时产生，如野指针、缓 冲区溢出 |
终止 |
| SIGPIPE |
当进程往一个没有读端的管道中写入时产生，代 表“管道断裂” |
终止 |
常用信号2
| 信号名 |
含义 |
默认操作 |
| SIGKILL |
该信号用来结束进程，并且不能被捕捉和忽略 |
终止 |
| SIGSTOP |
该信号用于暂停进程，并且不能被捕捉和忽略 |
暂停进程 |
| SIGTSTP |
该信号用于暂停进程，用户可键入SUSP字符( 通常是Ctrl-Z)发出这个信号 |
暂停进程 |
| SIGCONT |
该信号让进程进入运行态 |
继续运行 |
| SIGALRM |
该信号用于通知进程定时器时间已到 |
终止 |
| SIGUSR1/2 |
该信号保留给用户程序使用 |
终止 |
信号相关命令kill/killall
kill [-signal] pid
默认发送SIGTERM
-sig 可指定信号
pid 指定发送对象
killall [-u user | prog]
prog 指定进程名
user 指定用户名
信号发送-kill/raise
#include
#include
int kill(pid_t pid, int sig);
int raise(int sig); //给自己发信号
成功时返回0，失败时返回EOF
pid 接收进程的进程号：
0代表同组进程； -1代表所有进程
sig 信号类型
信号相关函数- alarm/pause
int alarm(unsigned int seconds);
成功时返回上个定时器的剩余时间，失败时返回EOF
seconds 定时器的时间
一个进程中只能设定一个定时器，时间到时产生SIGALRM
int pause(void);
进程一直阻塞，直到被信号中断
被信号中断后返回-1，errno为EINTR
信号函数alarm/pause-示例
#include
#include
#include
int main() {
alarm(3);
pause();
printf(“I have been waken up!\n”);
return 0;
}
$ ./a.out
Alarm clock
//重要：alarm经常用于实现超时检测 设置信号响应方式-signal
#include
#include
void (*signal(int signo, void (*handler)(int)))(int);
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
//成功时返回原先的信号处理函数，失败时返回SIG_ERR
//signo 要设置的信号类型
//handler 指定的信号处理函数: SIG_DFL代表缺省方式; SIG_IGN 代表忽略信号;
信号函数signal-示例
// 头文件省略
void handler (int signo) {
if (signo == SIGINT) {
printf(“I have got SIGINT!\n”); }
if (signo == SIGQUIT) {
printf(“I have got SIGQUIT\n”); }
}
int main() {
signal(SIGINT, handler);
signal(SIGQUIT, handler);
while ( 1 ) pause();
return 0;
}子进程结束信号
SIGCHLE
可以用来处理子进程退出的僵尸
笔记
信号机制
概念：信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式
所有信号的产生及处理全部都是由内核完成的
信号的产生：
1 按键产生
2 系统调用函数产生（比如raise， kill）
3 硬件异常
4 命令行产生 （kill）
5 软件条件（比如被0除，访问非法内存等）
信号处理方式：
1 缺省方式
2 忽略信号
3 捕捉信号
常用信号：
信号名 含义 默认操作
SIGHUP 该信号在用户终端关闭时产生，通常是发给和该
终端关联的会话内的所有进程 终止
SIGINT 该信号在用户键入INTR字符(Ctrl-C)时产生，内
核发送此信号送到当前终端的所有前台进程 终止
SIGQUIT 该信号和SIGINT类似，但由QUIT字符(通常是
Ctrl-\)来产生 终止
SIGILL 该信号在一个进程企图执行一条非法指令时产生 终止
SIGSEV 该信号在非法访问内存时产生，如野指针、缓
冲区溢出 终止
SIGPIPE 当进程往一个没有读端的管道中写入时产生，代
表“管道断裂” 终止
信号名 含义 默认操作
SIGKILL 该信号用来结束进程，并且不能被捕捉和忽略 终止
SIGSTOP 该信号用于暂停进程，并且不能被捕捉和忽略 暂停进程
SIGTSTP 该信号用于暂停进程，用户可键入SUSP字符(
通常是Ctrl-Z)发出这个信号 暂停进程
SIGCONT 该信号让进程进入运行态 继续运行
SIGALRM 该信号用于通知进程定时器时间已到 终止
SIGUSR1/2 该信号保留给用户程序使用 终止
SIGCHLD 是子进程状态改变发给父进程的。 忽略
信号命令：
kill [-signal] pid
killall [-u user | prog]
信号的函数：
int kill（pid_t pid, int signum）
功能：发送信号
参数：
pid: > 0:发送信号给指定进程
= 0：发送信号给跟调用kill函数的那个进程处于同一进程组的进程。
< -1: 取绝对值，发送信号给该绝对值所对应的进程组的所有组员。
= -1：发送信号给，有权限发送的所有进程。
signum：待发送的信号
int raise(int sig);
给自己发信号，等价于kill(getpid(), signo);
定时器函数
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能：定时发送SIGALRM给当前进程
参数： seconds：定时秒数
返回值：上次定时剩余时间。
ualarm （循环发送）
useconds_t ualarm(useconds_t usecs, useconds_t interval);
以useconds为单位，第一个参数为第一次产生时间，第二个参数为间隔产生
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
功能：定时的发送alarm信号
参数：
which：
ITIMER_REAL：以逝去时间递减。发送SIGALRM信号
ITIMER_VIRTUAL: 计算进程（用户模式）执行的时间。 发送SIGVTALRM信号
ITIMER_PROF: 进程在用户模式（即程序执行时）和核心模式（即进程调度用时）均计算时间。 发送SIGPROF信号
new_value： 负责设定 timout 时间
old_value： 存放旧的timeout值，一般指定为NULL
struct itimerval {
struct timeval it_interval; // 闹钟触发周期
struct timeval it_value; // 闹钟触发时间
};
struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds */
suseconds_t tv_usec; /* microseconds */
};
信号的捕捉
信号捕捉过程：
1.定义新的信号的执行函数handle。
2.使用signal/sigaction 函数，把自定义的handle和指定的信号相关联。
signal函数：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能：捕捉信号执行自定义函数
返回值：成功时返回原先的信号处理函数，失败时返回SIG_ERR
参数：
signo 要设置的信号类型
handler 指定的信号处理函数: SIG_DFL代表缺省方式; SIG_IGN 代表忽略信号;
系统建议使用sigaction函数，因为signal在不同类unix系统的行为不完全一样。
sigaction函数：
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}
参数：
signum：处理的信号
act,oldact: 处理信号的新行为和旧的行为，是一个sigaction结构体。
sigaction结构体成员定义如下：
sa_handler： 是一个函数指针，其含义与 signal 函数中的信号处理函数类似
sa_sigaction： 另一个信号处理函数，它有三个参数，可以获得关于信号的更详细的信息。
sa_flags参考值如下：
SA_SIGINFO：使用 sa_sigaction 成员而不是 sa_handler 作为信号处理函数
SA_RESTART：使被信号打断的系统调用自动重新发起。
SA_RESETHAND：信号处理之后重新设置为默认的处理方式。
SA_NODEFER：使对信号的屏蔽无效，即在信号处理函数执行期间仍能发出这个信号。
re_restorer：是一个已经废弃的数据域
定时器的实现
使用SIGCHLD信号实现回收子进程
SIGCHLD的产生条件
1子进程终止时
2子进程接收到SIGSTOP信号停止时
3子进程处在停止态，接受到SIGCONT后唤醒时
信号集、信号的阻塞
有时候不希望在接到信号时就立即停止当前执行，去处理信号，同时也不希望忽略该信号，而是延时一段时间去调用信号处理函数。这种情况可以通过阻塞信号实现。
信号的阻塞概念：信号的”阻塞“是一个开关动作，指的是阻止信号被处理，但不是阻止信号产生。
信号的状态：
信号递达（Delivery ）：实际信号执行的处理过程(3种状态：忽略，执行默认动作，捕获)
信号未决（Pending）：从产生到递达之间的状态
信号集操作函数
sigset_t set; 自定义信号集。 是一个32bit 64bit 128bit的数组。
sigemptyset(sigset_t *set); 清空信号集
sigfillset(sigset_t *set); 全部置1
sigaddset(sigset_t *set, int signum); 将一个信号添加到集合中
sigdelset(sigset_t *set, int signum); 将一个信号从集合中移除
sigismember（const sigset_t *set，int signum); 判断一个信号是否在集合中。
设定对信号集内的信号的处理方式(阻塞或不阻塞)
#include
int sigprocmask( int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset );
返回值：若成功则返回0，若出错则返回-1
首先，若oset是非空指针，那么进程的当前信号屏蔽字通过oset返回。
其次，若set是一个非空指针，则参数how指示如何修改当前信号屏蔽字。
how可选用的值：（注意，不能阻塞SIGKILL和SIGSTOP信号）
SIG_BLOCK ： 把参数set中的信号添加到信号屏蔽字中
SIG_UNBLOCK： 从信号屏蔽字中删除参数set中的信号
SIG_SETMASK： 把信号屏蔽字设置为参数set中的信号
int pause(void);
进程一直阻塞，直到被信号中断，返回值：-1 并设置errno为EINTR
函数行为：
1如果信号的默认处理动作是终止进程，则进程终止，pause函数么有机会返回。
2如果信号的默认处理动作是忽略，进程继续处于挂起状态，pause函数不返回
3 如果信号的处理动作是捕捉，则调用完信号处理函数之后，pause返回-1。
4 pause收到的信号如果被屏蔽，那么pause就不能被唤醒
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
功能：将进程的屏蔽字替换为由参数sigmask给出的信号集，然后挂起进程的执行
参数：
sigmask：希望屏蔽的信号