信号：基本概念

淡淡的烟草味﹌ 2022-08-18 05:43 131阅读 0赞

**1、概念和概述**

信号是事件发生时对进程的通知机制，也叫软件中断，类似于硬件中断，信号会打断程序的正常执行流程，而且，信号是异步发生的，也就是说，无法得知信号的确切发生时间。

一个进程可以向另一个进程发送信号，这可以用作进程间的简单通信。进程也可以给自身发送信号。下面是引发信号的事件：

1.  硬件发生异常；
2.  用户键入了特殊的终端控制字符，如Ctrl+c；
3.  发生了软件事件；

每个信号都有一个唯一的正数描述，还有一个符号名。如中断信号SIGINT，编号是2。

信号可以分为两大类：内核向进程发送的通知事件即标准信号，和实时信号。

信号因某些事件而产生，信号产生后，会稍后被传递给某一进程，进程采取某些措施来响应信号。在产生和到达期间，信号将处于等待（pending）状态。

信号到达后，会根据具体的信号执行不同的默认行为：

1.  忽略信号；
2.  终止进程；
3.  产生核心存储文件；
4.  停止进程；
5.  于之前暂停后再度恢复进程的执行；

程序也可以改变对信号的处理方式：

1.  采取默认行为；
2.  忽略信号；
3.  执行信号处理程序；

**2、改变信号处置：signal函数**

signal函数可以改变程序对信号的处理。定义如下：

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

函数成功返回前一个处理函数，失败返回SIG\_ERR。

这个函数的定义优点复杂，可以这样理解：

函数名是signal，它有两个参数，第一个参数是int型的sig，代表信号名；第二个参数是一个函数指针，代表具体的信号处理函数。这个信号处理函数handler有一个int型的参数，没有返回（void）。

同时，signal函数的返回值是一个参数和返回值和handler函数一样的一个函数指针。

可以采用如下定义来化简：

typedef void (*sigfunc)(int);

这样，signal函数的定义变成如下的样子：

sigfunc signal(int sig,sigfunc handler);

signal函数的第二个参数除了一个函数指针外，还可以是下面的值：

*  SIG\_DFL：默认处理；
 *  SIG\_IGN：忽略；

对于具体的使用方法，首先编写handler函数，里面规定了具体的信号处理方法，然后使用signal调用handler，在需要捕获信号的地方调用signal函数即可。

**3、信号处理器简介**

信号处理器程序（也叫信号捕获器）是当指定的信号发生传递给进程时将会调用的一个函数。调用信号处理器程序，可能会随时打断主程序流程：内核代表进程调用处理器程序，当处理器返回时，返回进程被打断的地方继续执行。如下图：

![20151209113927374][]

可以看出，和函数调用另一个函数的流程类似。

下面是一个简单的例子：

#include <signal.h>
    #include <stdio.h>
    static void handler(int sig)
    {
    	printf("ouch!\n");
    }
    int main(int argc,char *argv[])
    {
    	int j;
    	if(signal(SIGINT,handler)==SIG_ERR)
    	{
    		printf("signal error\n");
    		return 0;
    	}
    	for(j=0;;j++)
    	{
    		printf("%d\n",j);
    		sleep(1);
    	}
    	return 0;
    }

这里不断的打印j，程序捕获SIGINT信号，捕获后调用handler函数，handler函数简单的打印一句话。结果如下：

![20151209114139521][]

捕获并处理信号后不影响进程的继续执行。

内核调用信号处理器程序时，将信号作为signal的第一个参数传递。可以在handler中编写处理多个信号的代码，这样就可以根据传进来的参数处理具体的信号。

**4、显示信号描述**

每个信号都有一串与之相关的可打印说明，位于sys\_siglist数组中。例如可以使用sys\_siglist\[SIGINT\]获得对SIGINT的描述。还可以使用strsignal函数获得说明：

#define _BSD_SOURCE
    #include <signal.h>
    extern const char *const sys_siglist[];
    #define _FUN_SOURCE
    #include <string.h>
    char *strsignal(int sig);

函数返回描述符指针。

**5、信号集**

许多与信号相关的系统调用都需要能表示一组不同的信号，可以使用信号集数据结构来表示，类型是sigset\_t。下面是一些操纵信号集的函数：

1.  int sigemptyset(sigset\_t \*set):初始化一个没有信号的信号集，成功返回0，失败返回-1；
2.  int sigfillset(sigset\_t \*set):初始化一个信号集包含所有信号的信号集，成功返回0，失败返回-1；
3.  int sigaddset(sigset\_t \*set,int sig):添加信号；
4.  int sigdelset(sigset\_t \*set,int sig):删除信号；
5.  int sigismember(sigset\_t \*set,int sig):检查某个信号是否在信号集中；

**6、信号掩码**

内核为每个进程维护一个信号掩码，并将阻塞其针对该进程的传递。如果将阻塞的信号发送给某个进程，那么对该信号的传递将延后，直至从进程信号掩码中移除该信号，从而解除阻塞为止。

使用sigprocmask函数可以修改进程的信号掩码：

#include <signal.h>
    int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oldset);

成功返回0，失败返回-1.

函数即可以修改信号掩码，也可以获取现有掩码。how参数指定方式：

SIG\_BLOCK：将set的信号添加到信号掩码中；

SIG\_UNBLOCK：将set中的信号从信号掩码中移除；

SIG\_SETMASK：将set设置为信号掩码；

**7、处于等待状态的信号**

如果一个进程接受了正在阻塞的信号，那么会将该信号添加到进程的等待信号集中。之后解除了对该信号的锁定时，会随之将信号传递给进程。sigpending函数返回那些信号处于等待状态：

#include <signal.h>
    int sigpending(sigset_t *set);

**8、信号不排队**

等待信号集只是一个掩码，表明某个信号是否发生，而不表明发生的次数，说明即使信号产生多次，也仅传递一次。这个特点在TCP程序中处理SIGCHLD信号时说明过。

**9、改变信号处置：sigaction函数**

使用sigaction函数也可以设置信号的处理。定义如下：

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

sig参数表示要获取的信号，可以使除了SIGKILL和SIGSTOP以外的任意信号；

act是一个指向sigaction结构的指针，如果仅对信号的现有处理感兴趣，可以设置为NULL；oldact用来返回之前处理的相关信息。sigaction结构如下：

struct sigaction {
                     void (*sa_handler)(int);
                     sigset_t sa_mask;
                     int sa_flags;
                     void (*sa_restorer)(void);
    };

sa\_handler相当于signal函数的handler参数，sa\_mask是一个信号掩码，指定函数调用时对特定信号阻塞。sa\_flags是一个位掩码，指定用来控制信号处理过程的各种选项。

[20151209113927374]: /images/20220731/d86cc2028c384bf9944905138f5a4fdf.png
[20151209114139521]: /images/20220731/f1d95764f7464430b38e0fb9e327930b.png