Linux信号

当我们在终端运行这样的程序时

#include<stdio.h>int main(){    int count = 0;    while(1)    {    sleep(1);    printf("%d\n", count++);    }}

我们可以看到每隔一秒会将count++然后输出到显示器，但是这个时候要结束掉这个进程该怎样做呢？很简单，我们可以使用Ctrl+c组合键来直接结束掉这个进程。

那么为什么这样做会让进程直接结束运行呢？

当按下Ctrl+c时，会产生一个硬件中断，这时cpu如果在执行这个代码，则会暂停执行，cpu由用户态切换到内核态处理这个中断。这时操作系统会将这个中断解释成一个SIGINT信号，记录在进程的pcb中的特定位置，当从内核态返回到用户态继续执行进程时，会处理进程中记录的信号，而这个信号的默认动作是终止进程，进而进程被终止运行。

综上我们可以得到这样的结论：

1.进程可以接收到信号，并有特定的位置保存信号。

2.对于不同的信号都有自己的默认处理方式，所以说进程尽管没有收到信号时，但是他仍然知道遇到信号时该怎样去处理。

3.进程在收到信号时，先将信号保存，并不是立刻就去进行处理，而是等到合适的时间在去处理。

注意：

虽然说是给进程发送信号，但是期间的实际过程是操作系统自己在进程的pcb中的特定位置写入。

信号的种类：

可以使用 kill -l 查看系统中所有的信号

注意：没有32和33号信号

前32个信号是一般信号，后32个信号是实时信号。

信号的产生：

1.用户在终端按下某些键时，终端程序会发送信号给前台进程。

注意：这样发送只能给前台进程发送信号，不能给后台进程发送信号。

2.硬件异常产生信号，这些条件有硬件检测到并通知操作系统，然后操作系统向当前进程发送适当的信号。

3.通过调用系统函数向进程发送信号

#include<signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);

函数说明：

可以发送signo信号给进程号为pid的进程，kill指令就是通过调用kill()函数实现的。

int raise(int signo);

这两个函数成功返回0，失败返回-1。

函数说明：

raise()可以给当前进程发送signo信号，也就是自己给自己发送信号。

#include<stdlib.h>

void abort(void);

调用这个函数，进程将给自发送一个信号SIGABRT，而这个信号的默认动作就是结束进程，这个信号虽然可以捕捉但是进程仍然会退出。

4.由软件条件产生

SIGPIPE是一种由软件条件产生的信号，关闭管道的读端时，写端进程在往管道里写入时进程就会收到这个信号。

alarm函数也会产生一个同样性质的信号，SIGALRM信号。

#include<unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

调用alarm函数可以设定一个闹钟，在seconds秒后会给当前进程发送SIGALRM信号，该信号默认动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前是定闹钟时间还剩下的秒数。

模拟实现kill指令

#include<stdio.h>#include<signal.h>void usage(const char *arr){    printf("usage : %s sig pid", arr);}int main(int argc, char *argv[]){    if(argc !=  3)    {    usage(argv[0]);    return -1;    }    //获取到pid    int pid = atoi(argv[2]);    //获取到要发送的信号    int sig = atoi(argv[1]);    //调用kill函数实现    kill(pid, sig);    return 0;}

信号的处理：

当一个进程收到信号时会有三种处理方式：

1.忽略该信号

2.执行默认动作，每一个信号都对应了自己默认的动作

3.自定义捕捉信号，大部分信号都可以进行捕捉，但是有个别信号不能对其捕捉

信号的捕捉函数：

参数描述；

signum：标识要捕捉的信号

handler：用来替代默认动作的函数

信号在内核中的储存：

要了解信号是如何在内存中存储的，先来了解几个概念：

信号递达（Delivery）：实际执行信号的处理动作。

信号未决（Pending）：信号在产生到递达之间的状态。

信号阻塞（Block）：信号可以被阻塞，一旦有信号被阻塞，那么该信号就会一直处于未决状态，直到该信号被解除阻塞，才会执行递达的动作。

在pdb中信号会对应三张表，Block、pending和Handler，Block用来标记对应信号是否被阻塞，pending标记对应信号是否被进程接收或者递达，Handler用来存储对应信号的执行操作。

在pcb中会有对应的位置存储各信号的状态，当信号被写入时会将pending表中对应的位置标记为1，当信号递达时pending表中对应的位置就会被清0，如果信号被阻塞block表的对应位置就会标记为1。

注意：Block和Pending底层是用位图来实现的。

信号集操作函数：

#include<signal.h>

信号集的初始化：

//将所有信号对应的bit清0，表示该信号集不包含任何有效的信号

int sigemptyset(sigset_t *set);

//将所有信号对应的bit置1，表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。

int sigfillset(sigset_t *set);

//信号的添加

int sigaddset(sigset_t *set, int signo);

//信号的删除

int sigdelset(sigset_t *set, int signo);

//判断信号集的有效信号中是否包含某种信号，若包含返回1，不包含返回0

int sigismember(const sigset_t *set, int signo);

读取、更改进程的信号屏蔽字（阻塞信号集）

#include<signal.h>

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);

返回值：成功返回0，出错返回-1

how：

SIG_BLOCK：set包含了我们希望添加到当前信号屏蔽字的信号，相当于mask=mask|set

SIG_UNBLOCK：set包含了我们希望从当前信号屏蔽字中解除阻塞的信号mask=mask&~set

SIG_SETMASK：设置当前信号屏蔽字为set所指向的值，相当于mask = set

读取当前进程的未决信号集

int sigpending(sigset_t *set);

将进程的未决信号集通过set参数传出。成功返回，出错返回-1。

使用上面的信号集操作函数，实现，将2号信号阻塞，然后每隔一秒打印每个信号的未决状态，在向进程发送2号信号，会发现该信号一直处于未决状态。

#include<stdio.h>#include<signal.h>#include<stdlib.h>void showpending(sigset_t *pending){    int i = 1;    for(; i <= 31; i++)    {    //如果信号集中的有效信号包含信号i,打印1，否则打印0    if(sigismember(pending, i))    {        printf("1");    }    else    {        printf("0");    }    }    printf("\n");}int main(){    //定义信号集    sigset_t set, oset;    //初始化信号集    sigemptyset(&set);    sigemptyset(&oset);    //将2号信号加进信号集set中    sigaddset(&set, 2);    //将mask设置为set指向的值，用oset接收之前信号集的内容    //因为sigprocmask的属性为SIG_SETMASK所以会将添加set中的所有信号阻塞    sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, &oset);    //程序运行到这里时，当进程收到2号信号时不会递达，因为2号信号被阻塞    sigset_t pending;    while(1)    {    sleep(1);    sigpending(&pending);    showpending(&pending);    }    return 0;}

运行结果：

因为阻塞了2号信号，所以当发送2号信号时，会一直处于未决状态，而其他信号没有被阻塞，可以递达