signal

一、初步理解信號

為了理解信號 ,先從我們最熟悉的場景說起:

1.用戶輸入命令,在Shell下啟動一個前臺進程。? ? ? ? ?

2.用戶按下Ctrl-C,這個鍵盤輸入產生一個硬件中斷。? ? ? ? ?

3.如果CPU當前正在執(zhí)行這個進程的代碼,則該進程的用戶空間代碼暫停執(zhí)行,CPU從用戶態(tài)切換到內核態(tài)處理硬件斷。?

4. 終端驅動程序將Ctrl-C解釋成一個SIGINT信號,記在該進程的PCB中(也可以說發(fā)送了一個SIGINT信號給該進程)。?

5. 當某個時刻要從內核返回到該進程的用戶空間代碼繼續(xù)執(zhí)行之前,首先處理PCB中記錄的信號,發(fā)現(xiàn)有一個SIGINT信號待處理,而這個信號的默認處理動作是終止進程,所以直接終止進程而不再返回它的用戶空間代碼執(zhí)行。

注意,Ctrl-C產生的信號只能發(fā)給前臺進程。一個命令 后面加個&可以放到后臺運行,這樣 Shell不必等待進程結束就可以接受新的命令,啟動新的進程。Shell可以同時運行一個前臺進 程和任意多個后臺進程,只有前臺進程才能接到Ctrl-C這種控制鍵產生的信號。前臺進程 在運行過程中用戶隨時可能按下Ctrl-C而產生一個信號,也就是說該進程的用戶空間代碼執(zhí)行到任何地方都有可能收到SIGINT信號而終止,所以信號相對于進程的控制流程來說是異步(Asynchronous)的

二、用kill -l命令可以察看系統(tǒng)定義的信號列表:

? ?每個信號都有一個編號和一個宏定義名稱,這些宏定義可以在signal.h中找到,例如其中有 定 義#define SIGINT 2。編號34以上的是實時信號,只討論編號34以下的信號,不討論實時信號。這些信號各自在什么條件下產生,默認的處理動作是什么,在signal(7)中都有：

man 7 signal

?

各類信號的說明都有。

三、信號的產生或者發(fā)送

? 函數(shù)可以向一個進程主動地發(fā)出一個信號，我們可以通過兩個函數(shù)kill和alarm來發(fā)送一個信號。
1、kill函數(shù) ? ?先來看看kill函數(shù)，進程可以通過kill函數(shù)向包括它本身在內的其他進程發(fā)送一個信號，如果程序沒有發(fā)送這個信號的權限，對kill函數(shù)的調用就將失敗，而失敗的常見原因是目標進程由另一個用戶所擁有。想一想也是容易明白的，你總不能控制別人的程序吧，當然超級用戶root。
kill函數(shù)的原型為：

#include <sys/types.h>  
#include <signal.h>  
int kill(pid_t pid, int sig);  

它的作用把信號sig發(fā)送給進程號為pid的進程，成功時返回0。
kill調用失敗返回-1，調用失敗通常有三大原因： 1、給定的信號無效（errno = EINVAL) 2、發(fā)送權限不夠( errno = EPERM ） 3、目標進程不存在( errno = ESRCH )
2、alarm函數(shù) ? ?這個函數(shù)跟它的名字一樣，給我們提供了一個鬧鐘的功能，進程可以調用alarm函數(shù)在經過預定時間后向發(fā)送一個SIGALRM信號。
alarm函數(shù)的型如下：

#include <unistd.h>  
unsigned int alarm(unsigned int seconds); 

? ?alarm函數(shù)用來在seconds秒之后安排發(fā)送一個SIGALRM信號，如果seconds為0，將取消所有已設置的鬧鐘請求。alarm函數(shù)的返回值是以前設置的鬧鐘時間的余留秒數(shù)，如果返回失敗返回-1。
下面就給合fork、sleep和signal函數(shù)，用一個例子來說明kill函數(shù)的用法吧，源文件為，代碼如下：

#include <unistd.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <stdio.h>  
#include <signal.h>  static int alarm_fired = 0;  void ouch(int sig)  
{  alarm_fired = 1;  
}  int main()  
{  pid_t pid;  pid = fork();  switch(pid)  {  case -1:  perror("fork failed\n");  exit(1);  case 0:  //子進程  sleep(5);  //向父進程發(fā)送信號  kill(getppid(), SIGALRM);  exit(0);  default:;  }  //設置處理函數(shù)  signal(SIGALRM, ouch);  while(!alarm_fired)  {  printf("Hello World!\n");  sleep(1);  }  if(alarm_fired)  printf("\nI got a signal %d\n", SIGALRM);  exit(0);  
}  

在代碼中我們使用fork調用復制了一個新進程，在子進程中，5秒后向父進程中發(fā)送一個SIGALRM信號，父進程中捕獲這個信號，并用ouch函數(shù)來處理，變改alarm_fired的值，然后退出循環(huán)。 ? 注：如果父進程在子進程的信號到來之前沒有事情可做，我們可以用函數(shù)pause（）來掛起父進程，直到父進程接收到信號。當進程接收到一個信號時，預設好的信號處理函數(shù)將開始運行，程序也將恢復正常的執(zhí)行。這樣可以節(jié)省CPU的資源，因為可以避免使用一個循環(huán)來等待。以本例子為例，則可以把while循環(huán)改為一句pause();
下面再以一個小小的例子來說明alarm函數(shù)和pause函數(shù)的用法吧，源文件名為，signal4.c，代碼如下：

#include <unistd.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <stdio.h>  
#include <signal.h>  static int alarm_fired = 0;  void ouch(int sig)  
{  alarm_fired = 1;  
}  int main()  
{  //關聯(lián)信號處理函數(shù)  signal(SIGALRM, ouch);  //調用alarm函數(shù)，5秒后發(fā)送信號SIGALRM  alarm(5);  //掛起進程  pause();  //接收到信號后，恢復正常執(zhí)行  if(alarm_fired == 1)  printf("Receive a signal %d\n", SIGALRM);  exit(0);  
} 

進程在5秒后接收到一個SIGALRM，進程恢復運行，打印信息并退出。
四、信號的處理 1.signal函數(shù)：

程序可用使用signal函數(shù)來處理指定的信號，主要通過忽略和恢復其默認行為來工作。signal函數(shù)的原型如下：

#include <signal.h>  
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int); 

這是一個相當復雜的聲明，耐心點看可以知道signal是一個帶有sig和func兩個參數(shù)的函數(shù)，func是一個類型為void (*)(int)的函數(shù)指針。該函數(shù)返回一個與func相同類型的指針，指向先前指定信號處理函數(shù)的函數(shù)指針。準備捕獲的信號的參數(shù)由sig給出，接收到的指定信號后要調用的函數(shù)由參數(shù)func給出。其實這個函數(shù)的使用是相當簡單的，通過下面的例子就可以知道。注意信號處理函數(shù)的原型必須為void func（int），或者是下面的特殊值： SIG_IGN:忽略信號
SIG_DFL:恢復信號的默認行為 說了這么多，還是給出一個例子來說明一下吧，代碼如下：
運行結果：
? ?可以看到，第一次按下終止命令（ctrl+c）時，進程并沒有被終止，面是輸出OUCH! - I got signal 2，因為SIGINT的默認行為被signal函數(shù)改變了，當進程接受到信號SIGINT時，它就去調用函數(shù)ouch去處理，注意ouch函數(shù)把信號SIGINT的處理方式改變成默認的方式，所以當你再按一次ctrl+c時，進程就像之前那樣被終止了。

2.sigaction函數(shù)

前面我們看到了signal函數(shù)對信號的處理，但是一般情況下我們可以使用一個更加健壯的信號接口—sigaction函數(shù)。它的原型為：

#include <signal.h>  
int sigaction(int sig, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);  

該函數(shù)與signal函數(shù)一樣，用于設置與信號sig關聯(lián)的動作，而oact如果不是空指針的話，就用它來保存原先對該信號的動作的位置，act則用于設置指定信號的動作。
sigaction結構體定義在signal.h中，但是它至少包括以下成員： 1.void (*) (int) sa_handler;處理函數(shù)指針，相當于signal函數(shù)的func參數(shù)。 2.sigset_t sa_mask; 指定一個，信號集，在調用sa_handler所指向的信號處理函數(shù)之前，該信號集將被加入到進程的信號屏蔽字中。信號屏蔽字是指當前被阻塞的一組信號，它們不能被當前進程接收到。 3.int sa_flags;信號處理修改器;
4.sa_mask的值通常是通過使用信號集函數(shù)來設置的。 5.sa_flags，通常可以取以下的值：

? ?現(xiàn)在有一個這樣的問題，我們使用signal或sigaction函數(shù)來指定處理信號的函數(shù)，但是如果這個信號處理函數(shù)建立之前就接收到要處理的信號的話，進程會有怎樣的反應呢？它就不會像我們想像的那樣用我們設定的處理函數(shù)來處理了。sa_mask就可以解決這樣的問題，sa_mask指定了一個信號集，在調用sa_handler所指向的信號處理函數(shù)之前，該信號集將被加入到進程的信號屏蔽字中，設置信號屏蔽字可以防止信號在它的處理函數(shù)還未運行結束時就被接收到的情況，即使用sa_mask字段可以消除這一競態(tài)條件。
承接上面的例子，下面給出用sigaction函數(shù)重寫的例子代碼，代碼如下：

#include <unistd.h>  
#include <stdio.h>  
#include <signal.h>  void ouch(int sig)  
{  printf("\nOUCH! - I got signal %d\n", sig);  
}  int main()  
{  struct sigaction act;  act.sa_handler = ouch;  //創(chuàng)建空的信號屏蔽字，即不屏蔽任何信息  sigemptyset(&act.sa_mask);  //使sigaction函數(shù)重置為默認行為  act.sa_flags = SA_RESETHAND;  sigaction(SIGINT, &act, 0);  while(1)  {  printf("Hello World!\n");  sleep(1);  }  return 0;  
}  

運行結果與前一個例子中的相同。注意sigaction函數(shù)在默認情況下是不被重置的，如果要想它重置，則sa_flags就要為SA_RESETHAND。
關于信號總結到此，進程通信其他機制見博主另外博文。 賜教！

轉載于:https://www.cnblogs.com/melons/p/5791795.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux进程间通信--信号的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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