LinuxC信号及信号处理（1）

信号概念

信号(signal)是一种软件中断，它提供了一种处理异步事件的方法，也是进程间惟一的异步通信方式。在Linux系统中，根据POSIX标准扩展以后的信号机制，不仅可以用来通知某种程序发生了什么事件，还可以给进程传递数据。

信号的来源

信号的来源可以有很多种，按照产生条件的不同可以分为硬件和软件两种。
1、 硬件方式
当用户在终端上按下某键时，将产生信号。如按下Ctrl + C组合键后将产生一个SIGINT信号。
硬件异常产生信号：除数据、无效的存储访问等。这些事件通常由硬件(如:CPU)检测到，并将其通知给Linux操作系统内核，然后内核生成相应的信号，并把信号发送给该事件发生时正在进行的程序。
2、 软件方式
用户在终端下调用kill命令向进程发送任务信号。
进程调用kill或sigqueue函数发送信号。
当检测到某种软件条件已经具备时发出信号，如由alarm或settimer设置的定时器超时时将生成SIGALRM信号。

信号种类

信号的种类
在Shell下输入kill –l 可显示Linux 系统支持的全部依赖，信号列表如下：

信号的值定义在signal.h中，在Linux中没有16和32这两个信号。上面信号的含义如下：
(1) SIGHUP：当用户退出Shell时，由该Shell启的发所有进程都退接收到这个信号，默认动作为终止进程。
(2) SIGINT：用户按下Ctrl + C组合键时，用户端时向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程。
(3) SIGQUIT：当用户按下Ctrl + /组合键时产生该信号，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程并产生core文件。
(4) SIGILL ：CPU检测到某进程执行了非法指令。默认动作为终止进程并产生core文件。
(5) SIGTRAP：该信号由断点指令或其他trap指令产生。默认动作为终止进程并产生core文件。
(6) SIGABRT：调用abort函数时产生该信号。默认动作为终止进程并产生core文件。
(7) SIGBUS：非法访问内存地址，包括内存地址对齐（alignment）出错，默认动作为终止进程并产生core文件。
(8) SIGFPE：在发生致命的算术错误时产生。不仅包括浮点运行错误，还包括溢出及除数为0等所有的算术错误。默认动作为终止进程并产生core文件。
(9) SIGKILL：无条件终止进程。本信号不能被忽略、处理和阻塞。默认动作为终止进程。它向系统管理员提供了一种可以杀死任何进程的方法。
(10) SIGUSR1：用户定义的信号，即程序可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
(11) SIGSEGV：指示进程进行了无效的内存访问。默认动作为终止进程并使用该信号。默认动作为终止进程。
(12) SIGUSR2：这是另外一个用户定义信号，程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。
(13) SIGPIPE：Broken pipe：向一个没有读端的管道写数据。默认动作为终止进程。
(14) SIGALRM：定时器超时，超时的时间由系统调用alarm设置。默认动作为终止进程。
(15) SIGTERM：程序结束(terminate)信号，与SIGKILL不同的是，该信号可以被阻塞和处理。通常用来要求程序正常退出。执行Shell命令kill时，缺少产生这个信号。默认动作为终止进程。
(16) SIGCHLD：子程序结束时，父进程会收到这个信号。默认动作为忽略该信号。
(17) SIGCONT：让一个暂停的进程继续执行。
(18) SIGSTOP：停止(stopped)进程的执行。注意它和SIGTERM以及SIGINT的区别：该进程还未结束，只是暂停执行。本信号不能被忽略、处理和阻塞。默认作为暂停进程。
(19) SIGTSTP：停止进程的动作，但该信号可以被处理和忽略。按下Ctrl + Z组合键时发出该信号。默认动作为暂停进程。
(20) SIGTTIN：当后台进程要从用户终端读数据时，该终端中的所有进程会收到SIGTTIN信号。默认动作为暂停进程。
(21) SIGTTOU：该信号类似于SIGTIN，在后台进程要向终端输出数据时产生。默认动作为暂停进程。
(22) SIGURG：套接字（socket）上有紧急数据时，向当前正在运行的进程发出此信号，报告有紧急数据到达。默认动作为忽略该信号。
(23) SIGXCPU：进程执行时间超过了分配给该进程的CPU时间，系统产生该信号并发送给该进程。默认动作为终止进程。
(24) SIGXFSZ：超过文件最大长度的限制。默认动作为yl终止进程并产生core文件。
(25) SIGVTALRM：虚拟时钟超时时产生该信号。类似于SIGALRM，但是它只计算该进程占有用的CPU时间。默认动作为终止进程。
(26) SIGPROF：类似于SIGVTALRM，它不仅包括该进程占用的CPU时间还抱括执行系统调用的时间。默认动作为终止进程。
(27) SIGWINCH：窗口大小改变时发出。默认动作为忽略该信号。
(28) SIGIO：此信号向进程指示发出一个异步IO事件。默认动作为忽略。
(29) SIGPWR：关机。默认动作为终止进程。
(30) SIGRTMIN~SIGRTMAX：Linux的实时信号，它没有固定的含义(或者说可以由用户自由使用)。注意，Linux线程机制使用了前3个实时信号。所有的实时信号的默认动作都是终止进程。

1、可靠信号与不可靠信号
在Linux系统中，信号的可靠性是指信号是否会丢失，或者说该信号是否支持排除。SIGHUP( 1 ) ~ SIGSYS( 31 )之间的信号都是继承自UNIX系统是不可靠信号。Linux系统根据POSIX标准定义了SIGRTMIN(33) ~ SIGRTMAX(64)之间的信号，它们都是可靠信号，也称为实时信号。
当导致产生信号的事件发生时，内核就产生一个信号。信号产生后，内核通常会在进程表中设置某种形的标志。当内核设置了这个标志，我们就说内核向一个进程递送了一个信号。信号产生(generate)和递送(delivery)之间的时间间隔，称主信号未决(pending)。
进程可以调用sigpending将信号设为阻塞，如果为进程产生一个阻塞信号，而对信号的动作是捕捉该信号(即不忽略信号)，则内核将为该进程的此信号保持为未决状态，直到该进程对此信号解除阻塞或者对此信号的响应更改为忽略。如果在进程解除对某个信号的阻塞之前，这种信号发生了多次，那么如果信号被递送多次（即信号在未决信号队列里面排队），则称之为可靠信号；只被递送一次的信号称为不可靠信号。

2、信号的优先级
信号实质上是软中断，中断有优先级，信号也有优先级。如果一个进程有多个未决信号，则对于同一个未决的实时信号，内核将按照发送的顺序来递送信号。如果存在多个未决信号，则值（或者说编号）越小的越先被递送。如果即存在不可靠信号，又存在可靠信号（实时信号），虽然POSIX对这一情况没有明确规定，但Linux系统和大多数遵循POSIX标准的操作系统一样，将优先递送不可靠信号。

三、进程对信号的响应
当信号发生时，用户可以要求进程以下列3种方式之一对信号做出响应。
1、 捕捉信号：对于要捕捉的信号，可以为其指定信号处理函数，信号发生时该函数自动被调用，在该函数内部实现对该信号的处理。
2、 忽略信号：大多数信号都可使用这种方式进行处理，但是SIGKILL和SIGSTOP这两个信号不能被忽略，同时这两个信号也不能被捕获和阻塞。此外，如果忽略某某些由硬件异常产生的信号(如非法存储访问或除以0)，则进程的行为是不可预测的。
3、 按照系统默认方式处理。大部分信号的默认操作是终止进程，且所有的实时信号的默认动作都是终止进程。

各种信号的默认处理情况

程序不可捕获、阻塞或忽略的信号有：SIGKILL,SIGSTOP
不能恢复至默认动作的信号有：SIGILL,SIGTRAP
默认会导致进程流产的信号有：SIGABRT、SIGBUS、SIGFPE、SIGILL、SIGIOT、SIGQUIT、SIGSEGV、SIGTRAP、SIGXCPU、SIGXFSZ
默认会导致进程退出的信号有：SIGALRM、SIGHUP、SIGINT、SIGKILL、SIGPIPE、SIGPOLL、SIGPROF、SIGSYS、SIGTERM、SIGUSR1、SIGUSR2、SIGVTALRM
默认会导致进程停止的信号有：SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU
默认进程忽略的信号有：SIGCHLD、SIGPWR、SIGURG、SIGWINCH