IO进、线程——进程间通信的信号通信：kill()、raise()、alarm()、pause()、signal()

信号通信

1. 介绍

信号是进程间通信中一种简单而有效的机制，用于通知进程发生了某个事件。当某个进程产生一个信号时，它可以向其他进程发送信号，并触发接收进程的信号处理函数。信号机制可以用于进程之间的异步通信，比如在一个进程执行的过程中，另一个进程可以通过发送信号来中断或修改其执行行为。

信号是内核进程通知用户进程应该干什么了

2. 信号的基本概念

2.1 信号的产生和处理

信号是由操作系统或其他进程发送给目标进程的通知，可以表示某种事件的发生，如按下Ctrl+C键、子进程终止等。进程可以设置信号处理函数来对收到的信号做出响应，处理函数可以是用户自定义的函数。

2.2 信号的类型

信号是用整数表示的，不同的信号有不同的整数值。例如，SIGINT代表终止进程的信号，其整数值为2。Linux系统中有许多不同的信号，每个信号都有特定的含义和用途。

信号名	编号	信号名	编号	信号名	编号
SIGHUP	1	SIGRTMIN	34	SIGRTMAX-9	55
SIGINT	2	SIGRTMIN+1	35	SIGRTMAX-8	56
SIGQUIT	3	SIGRTMIN+2	36	SIGRTMAX-7	57
SIGILL	4	SIGRTMIN+3	37	SIGRTMAX-6	58
SIGTRAP	5	SIGRTMIN+4	38	SIGRTMAX-5	59
SIGABRT	6	SIGRTMIN+5	39	SIGRTMAX-4	60
SIGBUS	7	SIGRTMIN+6	40	SIGRTMAX-3	61
SIGFPE	8	SIGRTMIN+7	41	SIGRTMAX-2	62
SIGKILL	9	SIGRTMIN+8	42	SIGRTMAX-1	63
SIGUSR1	10	SIGRTMIN+9	43	SIGRTMAX	64
SIGSEGV	11	SIGRTMIN+10	44
SIGUSR2	12	SIGRTMIN+11	45
SIGPIPE	13	SIGRTMIN+12	46
SIGALRM	14	SIGRTMIN+13	47
SIGTERM	15	SIGRTMIN+14	48
SIGSTKFLT	16	SIGRTMIN+15	49
SIGCHLD	17	SIGRTMAX-14	50
SIGCONT	18	SIGRTMAX-13	51
SIGSTOP	19	SIGRTMAX-12	52
SIGTSTP	20
SIGTTIN	21
SIGTTOU	22
SIGURG	23
SIGXCPU	24
SIGXFSZ	25
SIGVTALRM	26
SIGPROF	27
SIGWINCH	28
SIGIO	29
SIGPWR	30
SIGSYS	31

2.3 发送信号

发送信号的操作通常由操作系统或其他进程执行。发送信号的常用方法是使用kill命令或系统调用kill()。
①kill():

#include 

int kill(pid_t pid, int sig);

功能：往指定进程发送信号
返回值：成功返回0，失败返回-1
参数说明：
pid：向哪个进程发送信号

-1：所有进程（不能用）
0：表示发送信号给指定进程ID的进程。

sig：具体的某个信号(信号类型)

②raise()：

int raise(int sig);

功能：向进程自己发送信号
返回值：成功返回0，失败返回非0
sig：要发送的信号
raise(SIGINT); // <==> kill(getpid(), SIGINT);

#include 
#include 
#include 

void sig_handler(int signum){
    if(signum == SIGINT){
        printf("收到信号CTRL+C：%d\n",signum);
    }
    if(signum == SIGQUIT){
        printf("收到信号CTRL+\\：%d\n",signum);
    }
}
int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int sig1 = SIGINT;
    int sig2 = SIGQUIT;
    //绑定信号
    signal(sig1, sig_handler);
    signal(sig2, sig_handler);
    //自己给自己发信号
    raise(sig1);
    raise(sig2);
    while(1);

    return 0;
} 
~                  

③alarm():

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

功能：开启定时器进行计时，时间到了产生SIGALRM信号
返回值：上一次定时过后还剩多少秒，如果是第一次定时返回0
seconds：要定时多久，写0表示取消定时

#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int ret = alarm(10);
    printf("开始计时10秒\n");
    printf("上一次还剩下ret 1 = %d 秒\n", ret);

    sleep(3);
    printf("延迟了三秒\n");

    ret = alarm(3);
    printf("上一次还剩下ret 2 = %d 秒\n",ret);

    while(1);

    return 0;
} 

④pause():

int pause(void);

功能：暂定进程，需要收到信号才能继续执行

#include 
#include 
#include 

void sig_handler(int signum){
    printf("接收到信号 CTRL+C :%d\n",signum);
}

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    int sig = SIGINT;
    signal(sig, sig_handler);
    printf("进程暂停，等待信号……\n");
    pause();
    printf("进程恢复。\n");

    return 0;
} 

3. 信号处理

3.1 设置信号处理函数

进程可以使用系统调用signal()来设置信号处理函数，其原型如下：

#include 

void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

或者是下面的

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

功能：绑定信号与某个操作
参数说明：
signum：是要设置处理函数的信号编号
handler：是指向信号处理函数的处理方式。

SIG_IGN：忽略信号
SIG_DFL：默认操作
或者自定义函数，指定信号发生时需要执行的操作。

信号处理函数的定义如下：

void handler(int signum);

信号处理函数接收一个整数参数signum，它是收到的信号的编号。在信号处理函数中，可以对接收到的信号做出相应的处理，如终止进程、忽略信号等。

3.2 默认信号处理行为

对于每个信号，操作系统都有一个默认的信号处理行为。例如，SIGINT信号的默认处理行为是终止进程，而SIGCHLD信号的默认处理行为是忽略。进程可以通过设置信号处理函数来改变默认的处理行为。

信号名	含义	默认操作
SIGABRT	中止进程，如调用abort()函数	终止进程
SIGALRM	定时器超时	终止进程
SIGBUS	非法地址访问（总线错误）	终止进程
SIGCHLD	子进程状态改变	忽略
SIGCONT	继续运行停止的进程	忽略
SIGFPE	浮点异常（如除以零）	终止进程
SIGHUP	终端断开	终止进程
SIGILL	非法指令	终止进程
SIGINT	终端中断（如按下Ctrl+C）	终止进程
SIGKILL	杀死进程	终止进程
SIGPIPE	管道破裂（写入一个没有读取端）	终止进程
SIGQUIT	终端退出（如按下Ctrl+\）	终止进程
SIGSEGV	无效的内存引用	终止进程
SIGSTOP	停止进程	停止进程
SIGTERM	终止信号（如kill命令）	终止进程
SIGTSTP	终端挂起（如按下Ctrl+Z）	停止进程
SIGTTIN	后台进程读终端	停止进程
SIGTTOU	后台进程写终端	停止进程
SIGUSR1	用户自定义信号1	终止进程
SIGUSR2	用户自定义信号2	终止进程
SIGPOLL	I/O事件发生	终止进程
SIGPROF	进程运行时间超过时钟周期	终止进程
SIGSYS	非法系统调用	终止进程
SIGTRAP	跟踪/断点发生	终止进程
SIGURG	紧急数据到达套接字	忽略
SIGVTALRM	虚拟定时器超时	终止进程
SIGXCPU	进程超过CPU时限	终止进程
SIGXFSZ	文件大小超过限制	终止进程
SIGWINCH	窗口大小发生改变	忽略
SIG_BLOCK	阻塞指定的信号
SIG_UNBLOCK	解除对指定信号的阻塞
SIG_SETMASK	设置阻塞信号的掩码

3.3 信号屏蔽

有时候，我们不希望在某段代码执行期间被某些信号中断。可以使用系统调用sigprocmask()来设置信号屏蔽，从而阻塞某些信号的传递。被屏蔽的信号会在sigprocmask()被调用后暂时被阻塞，直到解除屏蔽为止。