1. 终端按键产生信号
- Ctrl+c ：2号信号SIGINT，表示终止/中断。(SIG INT → signal interrupt)
- Ctrl+z：20号信号SIGTSTP，表示暂停/停止。(SIG T STP → signal terminal stop)
- Ctrl+\ ：3号信号SIGQUIT，表示退出。(SIG QUIT → signal quit)
2. 硬件异常信号
当程序出现硬件异常会产生信号：
- 除0操作，浮点型错误，8号信号SIGFPE。
- 非法访问内存，11号信号SIGSEGV，段错误。
- 总线错误，7号信号SIGNUS。
3. 函数产生信号
3.1 kill函数
kill命令和kill函数都可以产生信号来杀死进程。kill命令产生信号：kill -SIGKILL pid；kill函数：给指定进程发送指定信号(不一定杀死)。
- 头文件及函数原型
#include <sys/types.h> #include <signal.h> int kill(pid_t pid, int sig);
- 函数功能
The kill() system call can be used to send any signal to any process group or process. 给指定进程发送指定信号。 - 函数参数
- pid：进程ID
- If pid is positive, then signal sig is sent to the process with the ID specified by pid. 如果pid > 0，发送信号给指定的进程。
- If pid equals 0, then sig is sent to every process in the process group of the calling process. 如果pid = 0，发送信号给与调用kill函数的进程属于同一进程组的所有进程。
- If pid equals -1, then sig is sent to every process for which the calling process has permission to send signals, except for process 1 (init), but see below. 如果pid = -1，发送给进程有权限发送的系统中所有进程。
- If pid is less than -1, then sig is sent to every process in the process group whose ID is -pid. 如果pid < -1，对pid取模发给对应进程组。
- sig：信号名，不推荐直接使用数字，应使用宏名，因为不同操作系统信号编号可能不同，但名称一致。
If sig is 0, then no signal is sent, but error checking is still performed; this can be used to check for the existence of a process ID or process group ID.
- 函数返回值
- On success (at least one signal was sent), zero is returned. 成功返回0。
- On error, -1 is returned, and errno is set appropriately. 失败返回-1 (ID非法，信号非法，普通用户杀init进程等权级问题)，设置errno。
3.2 raise函数
- 包含头文件与函数原型
#include <signal.h> int raise(int sig);
- 函数功能he raise() function sends a signal to the calling process or thread. 给当前进程发送指定信号(自己给自己发) 。
- In a single-threaded program it is equivalent to kill(getpid(), sig);
- In a multithreaded program it is equivalent to pthread_kill(pthread_self(), sig);
- If the signal causes a handler to be called, raise() will only return after the signal handler has returned.
- 函数参数
- sig
- 函数返回值
raise() returns 0 on success, and non-zero for failure. 成功返回0，失败返回非0值。
/************************************************************ >File Name : test.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月23日 星期一 14时20分42秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <signal.h> int main(int argc, char* argv[]) { printf("pid: %d\n", getpid()); sleep(1); raise(SIGKILL); /* 相当于 kill(getpid(), SIGKILL); */ return 0; }
3.3 abort函数
- 包含头文件及函数原型
#include <stdlib.h> void abort(void);
- 函数功能
The abort() first unblocks the SIGABRT signal, and then raises that signal for the calling process. 给自己发送异常终止信号 6) SIGABRT 信号，终止并产生core文件。 - 函数参数
- void
- 函数返回值
The abort() function never returns.
4. 时钟信号
4.1 alarm函数
- 包含头文件及函数原型
#include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds);
- 函数功能设置定时器（闹钟），定时给调用进程（也就是自己）发送SIGALRM，来约定进程几秒钟后结束。在指定seconds后，内核会给当前进程发送14）SIGALRM信号，进程收到该信号，默认动作终止。 每个进程都有且只有唯一一个定时器。定时与进程状态无关（自然定时法），就绪、运行、挂起（阻塞、暂停）、终止、僵尸等等无论进程处于何种状态，alarm都会计时。alarm() arranges for a SIGALRM signal to be delivered to the calling process in seconds seconds.
- If seconds is zero, no new alarm() is scheduled.
- In any event any previously set alarm() is canceled.
| Signal | Value | Action | Comment |
| SIGALRM | 14 | Term | Timer signal from alarm(2) |
Term Default action is to terminate the process. /*终止进程*/
- 函数参数
- seconds：时间，单位秒。alarm(0)相当于取消闹钟。
- 函数返回值
alarm() returns the number of seconds remaining until any previously scheduled alarm was due to be delivered, or zero if there was no previously scheduled alarm. 返回上次定时器剩余的秒数。我们实现约定好多少秒时候发送一个信号，alarm()函数返回距离发送信号还剩余的秒数，如果没有剩余时间或没有约定发送信号返回0。可以这么理解，如果是第一次开启定时器，返回0；如果上一次设定了alarm(5)，两秒之后又设置了alarm(3)，那么这个alarm()返回上一次定时器剩余的时间，也就是5-2=3秒。
用法示例：
/************************************************************ >File Name : test.c >Author : Mindtechnist >Company : Mindtechnist >Create Time: 2022年05月23日 星期一 14时20分42秒 ************************************************************/ #include <stdio.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char* argv[]) { int ret = alarm(3); printf("first alarm(3) return: %d\n", ret); sleep(2); ret = alarm(5); printf("second alarm(5) return: %d\n", ret); while(1) { printf("pid: %d\n", getpid()); sleep(1); } return 0; }
编译运行得到结果
**示例2：**time命令计时与IO优化
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char* argv[]) { int count = 0; alarm(1); while(1) { printf("%d\n", count++); } return 0; }
编译运行，使用time命令可以查看程序执行的时间（实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 等待时间），time ./a.out
在上面的时间中：
real：总共的时间（自然时间）；
user：用户使用时间；
sys：系统时间；
可以看到最大计数到了7572，并且user几乎没有分配到时间，这是因为IO操作（打印屏幕）造成的，我们可以重定向一下输出
可以看到user的时间增加了，并且最大计数达到了306087。实际上程序运行的瓶颈大部分在于IO，优化程序，首先优化IO。
4.2 setitimer函数
- 包含头文件及函数原型
#include <sys/time.h> int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value); int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
- 函数功能
The system provides each process with three interval timers, each decrementing in a distinct time domain. 设置定时器（闹钟），可代替alarm函数，精度微秒us，可以实现周期定时。 - 函数参数
- which：指定定时方式
- ITIMER_REAL：decrements in real time, and delivers SIGALRM upon expiration. 自然定时法，ITIMER_REAL对应信号14）SIGLARM，计算自然时间。（实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 等待时间）。
- ITIMER_VIRTUAL：decrements only when the process is executing, and delivers SIGVTALRM upon expiration. 虚拟空间计时(用户空间)，ITIMER_VIRTUAL对应信号26）SIGVTALRM，只计算进程占用cpu的时间。（计算进程执行时间）
- ITIMER_PROF：decrements both when the process executes and when the system is executing on behalf of the process. Coupled with ITIMER_VIRTUAL, this timer is usually used to profile the time spent by the application in user and kernel space. SIGPROF is delivered upon expiration. 运行时计时(用户+内核)，ITIMER_PROF对应信号27）SIGPROF，计算占用cpu及执行系统调用的时间。（进程执行时间+调度时间）
- new_value：要设置的定时器时间
struct itimerval { struct timeval it_interval; /* next value 周期性的时间*/ struct timeval it_value; /* current value 下一次闹钟到来的时间 */ }; struct timeval { long tv_sec; /* seconds 秒*/ long tv_usec; /* microseconds 微秒*/ }; /*秒+微妙才是真正的时间，微妙是为了更精确*/
- it_interval：用来设定两次定时任务之间间隔的时间。
- it_value：定时的时长 。
- 两个参数都设置为0，即清0操作。
- old_value：原来的定时器时间
- 函数返回值
- On success, zero is returned.
- On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
**示例1：**使用setitimer实现alarm函数定时功能
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/time.h> int main(int argc, char* argv[]) { struct itimerval temp = {{0, 0}, {3, 0}}; setitimer(ITIMER_REAL, &temp, NULL); /*ITIMER_REAL，3秒后发送SIGALRM信号*/ while(1) { printf("pid: %d\n", getpid()); sleep(1); } return 0; }
编译运行，3秒后闹钟
**示例2：**周期性定时器
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/time.h> #include <signal.h> /*信号处理回调函数*/ void m_catch(int sig) { /*捕捉到信号执行此函数，不杀死进程*/ printf("catch signal: %d\n", sig); } int main(int argc, char* argv[]) { signal(SIGALRM, m_catch/*函数指针做函数参数*/); /*signal信号捕捉函数，当产生SIGALRM信号的时候，去执行m_catch函数*/ struct itimerval temp = {{2, 0}, {4, 0}}; /*第一次等待4秒，以后每隔2秒发送一个信号*/ setitimer(ITIMER_REAL, &temp, NULL); while(1) { printf("pid: %d\n", getpid()); sleep(1); } return 0; }
编译执行，可以看到第一次隔了4秒捕获到信号，后面周期性的每隔2秒捕获一次信号，不会杀死进程，可以通过ctrl+c杀掉进程。
**示例3：**setitimer实现alarm函数
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/time.h> #include <signal.h> unsigned int malarm(unsigned int seconds) { struct itimerval temp = {{0, 0}, {0, 0}}; struct itimerval ret; temp.it_value.tv_sec = seconds; setitimer(ITIMER_REAL, &temp, &ret); printf("tv_sec: %ld, tv_mirsec: %ld\n", ret.it_value.tv_sec, ret.it_value.tv_usec); return ret.it_value.tv_sec; } int main(int argc, char* argv[]) { int ret = malarm(5); printf("malarm() return: %d\n", ret); sleep(2); ret = malarm(6); printf("malarm() return: %d\n", ret); while(1) { printf("pid: %d\n", getpid()); return 0; } return 0; }
编译运行，时间可能会不太准确，这是正常的
