（一）信号常见概念的概念
首先，在正式的介绍本期内容之前，先给大家科普一下信号其他相关常见概念，便于后续的表述理解！！
- 在Linux中信号从发送者传递到接收者的过程，即实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
- 已经发送给进程但尚未被该进程处理的信号，即信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。
- 进程可以选择阻塞 (Block )某个信号。
- 被阻塞的信号产生时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执行递达的动作.
💨💨注意：阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。
（二）在内核中的表示
2.1 原理表示
信号在内核中的表示示意图：
【解释说明】
- pending表：首先这个表是用位图结构表示的。其中比特位的位置表示哪一个信号；比特位的内容则表示是否收到该信号；
- block表：对于block表，它也是用位图结构表示的。其中比特位的位置表示哪一个信号；比特位的内容则表示是否对应的信号被阻塞；
- handler表：其实就是个函数指针数组。结构类似 【void (*sighandler_t)(int);】。该数组下标表示信号编号；该数组的特定下标的内容表示该信号的递达动作
因此，正基于上述表结构，我们之前才说进程是能够识别一个信号的：
【解释说明】
- 每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中,SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。
- SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
- SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次,将如何处理?POSIX.1允许系统递送该号一次或多次。Linux是这样实现的:常规信号在递达之前产生多次只计一次,而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。
2.2 代码演示
接下来，我简单演示此处的捕捉行为。
- 1.对于 SIG_DFL
int main() { //#define SIG_DFL ((__sighandler_t) 0) /* Default action. */ //typedef void (*__sighandler_t) (int); signal(2, SIG_DFL); //处理为默认动作 while(true) { sleep(1); } return 0; }
【解释说明】
- 当我们去查看 SIG_DFL 的定义，发现就是把 0 做了一下强转，当我们再去查看 __sighandler_t的定义时，发现就是我们介绍的函数指针数组。
效果展示：
- 2.对于 SIG_IGN（此处解释同上）
int main() { // #define SIG_IGN ((__sighandler_t) 1) /* Ignore signal. */ // typedef void (*__sighandler_t) (int); signal(2,SIG_IGN); while(true) { sleep(1); } return 0; }
效果展示：
2.3 sigset_t
- 从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。
- 因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储,sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态,在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞,而在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。
- 接下来我也要详细介绍信号集的各种操作。 阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。
（三）信号集操作函数
sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示“有效”或“无效”状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使用者只能调用以下函数来操作sigset_ t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,比如用printf直接打印sigset_t变量是没有意义的
#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); int sigismember（const sigset_t *set, int signo);
【解释说明】
- 函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含任何有效信号。
- 函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
- 注意：在使用sigset_ t类型的变量之前,一定要调 用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。
- 这四个函数都是成功返回0,出错返回-1
- sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1
3.1 sigprocmask
调用函数sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)
- 函数定义如下：
#include <signal.h> int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset); 返回值:若成功则为0,若出错则为-1
【解释说明】
- 如果oset是非空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出；
- 如果set是非空指针,则 更改进程的信号屏蔽字,参数how指示如何更改；
- 如果oset和set都是非空指针,则先将原来的信号屏蔽字备份到oset里,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。
假设当前的信号屏蔽字为mask,下表说明了how参数的可选值：
假设今天我想对 2号信号进行屏蔽操作。代码如下：
void showBlock(sigset_t *oset){ int signo = 1; for(; signo <=31; signo++) { if(sigismember(oset, signo)) cout << "1"; else cout << "0"; } cout << endl; } int main() { sigset_t oset,set; sigemptyset(&set); sigemptyset(&oset); sigaddset(&set,2); sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset); int cnt = 0; while(true) { showBlock(&oset); sleep(1); cnt++; if(cnt == 10) { cout << "recover block" << endl; sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, &set); showBlock(&set); } } return 0; }
效果展示：
3.2 sigpending
- 函数定义如下：
#include <signal.h> sigpending 读取当前进程的未决信号集,通过set参数传出。调用成功则返回0,出错则返回-1。
- 下面用刚学的几个函数做个实验。程序如下:
void showBlock(sigset_t *oset){ int signo = 1; for(; signo <=31; signo++) { if(sigismember(oset, signo)) cout << "1"; else cout << "0"; } cout << endl; } static void handler(int signo){ cout << "对特定信号："<< signo << "执行捕捉动作" << endl; } static void PrintPending(const sigset_t &pending){ cout << "当前进程的pending位图: "; for(int signo = 1; signo <= 31; signo++) { if(sigismember(&pending, signo)) cout << "1"; else cout << "0"; } cout << "\n"; } int main() { // 2.0 设置对2号信号的的自定义捕捉 signal(2, handler); int cnt = 0; //1. 屏蔽2号信号 sigset_t set,oset; //1.1 初始化 sigemptyset(&set); sigemptyset(&oset); // 1.2 将2号信号添加到set中 sigaddset(&set,2); // 1.3 将新的信号屏蔽字设置进程 sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oset); //2. while获取进程的pending信号集合，并01打印 while (true) { // 2.1 先获取pending信号集 sigset_t pending; sigemptyset(&pending); int n = sigpending(&pending); assert(n == 0); (void)n; //保证不会出现编译是的warning // 2.2 打印 PrintPending(pending); sleep(1); //2.4 10s之后，恢复对所有信号的block动作 if(cnt++ == 10) { cout << "解除对2号信号的屏蔽" << endl; //先打印 sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, nullptr); //? } } return 0; }
效果展示：
- 程序运行时,每秒钟把各信号的未决状态打印一遍,由于我们阻塞了SIGINT信号,按Ctrl-C将会 使SIGINT信号处于未决状态,按Ctrl-\仍然可以终止程序,因为SIGQUIT信号没有阻塞
以上便是本期关于信号的保存的相关内容！！！
