对于 Linux来说,实际信号是软中断,许多重要的程序都需要处理信号。信号,为 Linux提供了一种处理异步事件的方法。比如,终端用户输入了 ctrl+c 来中断程序,会通过信号机制停止一个程序。
信号概述
1.信号的名字和编号:
每个信号都有一个名字和编号,这些名字都以“SIG”开头,例如“SIGIO“,“SIGCHLD”等等。
信号定义在 signal.h 头文件中,信号名都定义为正整数。
具体的信号名称可以使用 kill -l 来查看信号的名字以及序号,信号是从1开始编号的,不存在0号信号。kill对于信号0又特殊的应用。
2.信号的处理:
信号的处理有三种方法,分别是: 忽略、捕捉和默认动作
忽略信号,大多数信号可以使用这个方式来处理,但是有两种信号不能被忽略(分别是 SIGKILL 和 SIGSTOP )。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法,如果忽略了,那么这个进程就变成了没人能管理的的进程,显然是内核设计者不希望看到的场景。
捕捉信号,需要告诉内核,用户希望如何处理某一种信号,说白了就是写一个信号处理函数,然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时,由内核来调用用户自定义的函数,以此来实现某种信号的处理。
系统默认动作,对于每个信号来说,系统都对应由默认的处理动作,当发生了该信号,系统会自动执行。不过,对系统来说,大部分的处理方式都比较粗暴,就是直接杀死该进程。
具体的信号默认动作可以使用 man 7 signa1 来查看系统的具体定义。在此,我就不详细展开了,需要查看的,可以自行查看。也可以参考 《UNIX 环境高级编程(第三部)》的 P251--P256中间对于每个信号有详细的说明。
了解了信号的概述,那么,信号是如何来使用呢?
其实对于常用的 kill 命令就是一个发送信号的工具, kill 9 PID 来杀死进程。比如,我在后台运行了一个 top 工具,通过 ps 命可以查看他的 PID,通过 kill 9来发送了一个终止进程的信号来结束了 top 进程。如果查看信号编号和名称,可以发现9对应的是 9) SIGKILL,正是杀死该进程的信号。而以下的执行过程实际也就是执行了9号信号的默认动作一一杀死进程。
先ps -aux|grep a.out 查看pid为61672
再杀死进程
可以编写捕捉信号代码,例如按ctrl c 捕捉这个信号是什么,不停止程序,代码如下:
编译结果:
(代码可复制):
#include <signal.h> #include <stdio.h> // typedef void (*sighandler_t)(int); // sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); void handler(int signum) { printf("get signum=%d\n",signum); switch(signum){ case 2: printf("SIGINT\n"); break; case 9: printf("SIGKILL\n"); break; case 10: printf("SIGUSR1\n"); break; } printf("never quit\n"); } int main() { signal(SIGINT,handler); signal(SIGKILL,handler); signal(SIGUSR1,handler); while(1); return 0; }
那么我们还可以编写一段代码来用对应数字表示各种信号宏
vi pro.c
运行结果:gcc pro.c -o pro
(代码可复制)
#include <signal.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> int main(int argc ,char **argv) { int signum; int pid; char cmd[128]={0}; signum = atoi(argv[1]); pid = atoi(argv[2]); printf("num=%d,pid=%d\n",signum,pid); // kill(pid, signum); sprintf(cmd,"kill -%d %d",signum,pid); system(cmd); printf("send signal ok"); return 0; }
既然可以编写捕捉信号代码,那么也可以忽略信号,只需要改一个地方:
编译结果: 信号被忽略了
信号注册函数一高级版
我们已经成功完成了信号的收发,那么为什么会有高级版出现呢? 其实之前的信号存在一个问题就是,虽然发送和接收到了信号,可是总感觉少些什么,既然都已经把信号发送过去了,为何不能再携带一些数据呢?正是如此,我们需要另外的函数来通过信号传递的过程中,携带一些数据。咱么先来看看发送的函数吧。
sigaction 的函数原型
头文件:
#include <signal.h>
函数原型:
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
可以通过 man sigaction 来查看这个函数的原版帮助信息。
sigaction 是一个系统调用,根据这个函数原型,我们不难看出,在函数原型中,第一个参数signum 应该就是注册的信号的编号;第二个参数at 如果不为空说明需要对该信号有新的配置;第三个参数oldact 如果不为空,那么可以对之前的信号配置进行备份,以方便之后进行恢复。
在这里额外说一下struct sigaction 结构体中的 sa_mask 成员,设置在其的信号集中的信号,会在捕捉函数调用前设置为阻塞,并在捕捉函数返回时恢复默认原有设置。这样的目的是,在调用信号处理函数时,就可以阻塞默写信号了。在信号处理函数被调用时,操作系统会建立新的信号阻塞字,包括正在被递送的信号。因此,可以保证在处理一个给定信号时,如果这个种信号再次发生,那么他会被阻塞到对之前一个信号的处理结束为止。
sigaction 的时效性: 当对某一个信号设置了指定的动作的时候,那么,直到再次显式调用sigaction并改变动作之前都会一直有效
关于结构体中的 flag 属性的详细配置,在此不做详细的说明了,只说明其中一点。如果设置为 SA_ SIGINFO 属性时,说明了信号处理程序带有附加信息,也就是会调用sa sigaction 这个函数指所指向的信号处理函数。否则,系统会默认使用 sa_handler所指向的信号处理函数。在此,还要特别说明一下,sa_sigaction 和 sa_handler 使用的是同一块内存空间,相当于 union,所以只能设置其中的一个,不能两个都同时设置。
关于void (*sa _sigaction)(int,siginfo_t *,void *);处理函数来说还需要有一些说明.void*是接收到信号所携带的额外数据;而struct siginfo这个结构体主要适用于记录接收信号的一些相关信息。
其中的成员很多,si_signo 和 si_code 是必须实现的两个成员。可以通过这个结构体获取到信号的相关信息。
关于发送过来的数据是存在两个地方的,sigval_t si_value这个成员中有保存了发送过来的信息;同时,在si_int或者si_ptr成员中也保存了对应的数据。
那么,kil 函数发送的信号是无法携带数据的,我们现在还无法验证发送收的部分,那么,我们先来看看发送信号的高级用法后,我们再来看看如何通过信号来携带数据吧。
信号发送函数--高级版
使用这个函数之前,必须要有几个操作需要完成
1.使用 sigaction 函数安装信号处理程序时,制定了 SA_SIGINFO 的标志
2.sigaction 结构体中的 sa_sigaction 成员提供了信号捕捉函数。如果实现的时sa_handler 成员,那么将无法获取额外携带的数据。
sigqueue 函数只能把信号发送给单个进程,可以使用 value 参数向信号外理程序传递整数值或者指针值。
sigqueue 函数不但可以发送额外的数据,还可以让信号进行排队 (操作系统必须实现了POSIX.1的实时扩展),对于设置了阻塞的信号,使用 sigqueue 发送多个同一信号,在解除阻塞时,接受者会接收到发送的信号队列中的信号,而不是直接收到一次。
代码实例:
vi nicesig.c
vi send.c:
编译结果: