Linux信号的使用

信号是软件中断，信号提供了一种处理异步事件的方法。

1 signal函数

#include <signal.h>

void (* signal(int signo, void (*func)(int) ) ) (int);

通过typedef 可以使得该函数的形式比较简单。

typedef void sigfunc(int);

sigfunc  *signal(int signo, sigfunc *func);

该函数使得当进程收到指定的信号时调用对应的函数。func的值为SIG_IGN(忽略)，SIG_DFL(默认)，或者对应的函数地址。一般在<signal.h>中有如下定义：

#define SIG_ERR  void( (*) () )    -1

#define SIG_DFL  void( (*) () )    0

#define SIG_IGN  void( (*) () )    1

fork的子进程会进程父进程的信号处理，但exec会使得信号处理成为系统默认状态。

2 中断的系统调用：

在linux中，用signal注册监听的信号，中断了的系统调用会自动重新启动。sigction可以指定是否重新启动。

3 可重入

可重入是指比如在调用malloc函数时，信号中断，而在信号处理函数中又执行了malloc函数。这时的malloc调用可能会破坏信号中断之前的调用。即malloc是不可重入的。

4 kill 向进程或者进程组发送信号

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);

int raise(int signo);

raise(signo)  等价于 kill(getpid(),signo);

 

对于kill的参数pid,

pid > 0  发送信号给指定的pid进程。

pid == 0 发送信号给和发送进程属于同一个进程组的所有进程。

pid == -1 发送给系统中所有进程。

pid < 0 发送给进程组id和pid绝对值相同的所有进程。

注意，进程集合的时候某些系统进程除外，且考虑发送权限。

 

发送权限：对于非超级用户，当发送者的实际或者有效用户ID等于接受者的实际或者有效用户id时才可以发送。如果定义_POSIX_SAVED_IDS 则检查设置用户ID。 对于SIGCONT则进程可以将它发送给属于同一会话的任何进程。

编号为0的信号为空信号。可以通过像进程发送空信号来确定一个进程是否存在。如果不存在kil返回-1，errno = ESRCH.

5 定时器

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds); 返回0或者以前设置的定时器剩余的秒数。

经过指定的seconds秒后会产生SIGALRM信号。该信号的默认动作是终止进程。注意每个进程只能有一个定时器。通过传递0s，可以取消之前设置的时钟。

int pause(); 使得调用进程挂起直至捕捉到一个信号。返回值为-1，errno= EINTR。

6 信号集合

＃include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);

int sigfillset(sigset_t *set);

int sigaddset(sigset_t *set,int signo);

int sigdelset(sigset_t *set,int signo); //以上0成功，出错-1

int sigismember(const sigset_t *set, int signo);//真返回1，假为0，出错-1.

 

int sigprocmask(int how,const sigset_t *restrict set, sigset_t * restrict  oset);//设置进程屏蔽字集合

oset非空则返回当前进程屏蔽字。

set非空时，how定义了修改屏蔽字的方式：(set为空时，how无意义)

SIG_BLOCK  添加set集合

SIG_UNBLOCK 解除屏蔽字

SIG_SETMASK 屏蔽字设置为set

int sigpengding(sigset_t *set); 返回调用进程阻塞而不能递送的信号，当前未决的信号。

 

7 sigaction

int sigaction(int signo, const struct sigaction *restrict act, struct sigaction *restrict oact);

 该函数设定指定signo的响应动作。act中指定了设定的函数，oact返回旧的动作。

struct sigaction {

void (* sa_handler) (int);

sigset_t sa_mask;

int sa_flag;

 

void (*sg_sigcation) (int ,siginfo_t *, void *);

};

 

如果act.sa_handler包含函数地址（或者SIG_IGN,SIG_DFL）则sa_mask说明了一个信号集合，调用sa_hanlder对应的函数前屏蔽这些信号，信号处理结束后将进程的信号屏蔽字恢复。注意的是信号处理函数执行时，信号屏蔽字包括正在处理的信号。

sa_flag定义了信号处理时的附加选项，比如SA_INTERRUPT意味着信号中断的系统调用不会自动重启。

如果sa_flag指定了SA_SIGINFO，那么信号处理程序会调用sg_sigcation(int signo, siginfo_t *info,void *context);

context是进程上下文指针。siginfo_t包含了信号产生的原因等信息。

struct siginfo {

int si_signo; /* signal number */

int si_errno; /* if nonzero, errno value from <errno.h> */

int si_code; /* additional info (depends on signal) */

pid_t si_pid; /* sending process ID */

uid_t si_uid; /* sending process real user ID */

void *si_addr; /* address that caused the fault */

int si_status; /* exit value or signal number */

long si_band; /* band number for SIGPOLL */

/* possibly other fields also */

};

 

signal函数往往通过这个函数进行实现。并且保证了调用结束信号屏蔽字的恢复。

 

8 sigsetjmp siglongjmp

#include <setjmp.h>

int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask);

int siglongjmp(sigjmp_buf env,int val);

如果savemask非0，sigsetjmp会在env中保存进程的当前信号屏蔽字，调用siglongjmp时，如果带非0参数的sigsetjmp已经保存则恢复信号屏蔽字。

注意siglongjmp的时候应当使用 volatile sig_atomic_t canjmp;定义这样的变量，当sigsetjmp成功调用后，置为非0.在信号处理程序中判断其值，如果为0，说明sigsetjmp还未完成，信号就发生，那么信号处理程序中的siglongjmp就会出错。canjmp判断为0时应当返回。非0时才能继续。

 

9 sigsuspend

int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);//返回-1，errno = EINTR

如果某信号被屏蔽时进程接受了此信号，那么该信号会被推迟，直到该信号不再被屏蔽的时候发送给进程（无论之前发送多少次，推迟只发送一次）。在信号处理时往往需要这样的操作，屏蔽某信号，信号处理，恢复信号屏蔽字，进程通过pause挂起等待信号。如果在恢复信号屏蔽字之后，pause调用之前的时候，信号发送给了进程，那么pasue可能就无法捕捉该信号而导致一直挂起的状态。sigsuspend则避免了这种情况，它是恢复信号屏蔽字和pause调用的二者接合的原子操作。

该函数设定进程屏蔽字为sigmask，并使得进程挂起。该函数返回时，进程屏蔽字会被设置为调用它之前的值。

一个利用信号实现父子进程同步的例子：

#ifndef SIG_WAIT_H
#define SIG_WAIT_H

#include <signal.h>
#include <errno.h>

static volatile sig_atomic_t sigflag = 0;

static void sig_usr(int signo)
{
        sigflag = 1;
}

void INIT_WAIT()
{
    if(signal(SIGUSR1,sig_usr) == SIG_ERR)
        perror("signal sigusr1 error");
}

void WAIT_PARENT()
{
    while(sigflag == 0)
        sigsuspend(&zeromask);
    sigflag = 0;
}

void TELL_CHILD(pid_t pid)
{
    kill(pid,SIGUSR1);
}

10 其他

#include <unistd.h>

unsigned int sleep(unsigned int seconds); //返回0或者未休眠足够的秒数

该函数使得调用进程被挂起，知道指定的秒数过去或者有信号发生并从信号处理函数返回。

作业控制信号比较常用的为SIGCHLD SIGSTOP

#include <string.h>

char *strsignal(int signo);//返回该信号的字符串