Linux系统编程之进程间通信之浅谈信号

我们接着谈Linux学习过程中一个重要的话题--信号。
一、信号的概念：
信号是一种软件中断，它提供了一种处理异步事件的方法，也是进程间唯一的异步通信方式。
二、信号的来源：
1、硬件方式：
当用户按下终端上某些键时，将产生信号。
硬件异常产生信号：除0操作、访问非法空间……
2、软件方式
用户在终端下调用kill命令向进程发送任意信号
进程调用kill或者sigqueue函数发送信号。
当检测到某种软件条件发生时，如alarm或者setimer
三、信号处理
1、信号的捕捉和处理
1、signal函数
a、函数作用：
signal函数用来设置进程在接收到信号时的动作。
b、函数原型：

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

c、参数解析与函数说明：
signal函数会根据参数signal指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会

跳到参数hander指定的函数执行。如果hander不是函数指针，则必须时常数SIG_IGN忽略该信号)或者S
IG_DFL(对该信号执行默认操作)。hander是 一个函数指针,它所指向的函数的类型时sighandel_t，即
它 所指向的函数有一个int型参数，且返回值的类型为void。
d、样这里给出signal处理信号的例子：

/**********************************************************
*    > File Name: signal-1.c
*    > Author:xiao_k
*    > Mail:18629086235@163.com
*    > Created Time: Fri 23 Feb 2018 12:05:46 AM CST
**********************************************************/
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
//信号处理函数
void do_sig(int num)
{
printf("I am do_sig\n");
}
int main()
{
//安装处理信号
signal(SIGINT,do_sig);
while(1)
{
printf("********\n");
sleep(1);
}
return 0;
}

2、sigaction函数
a、函数作用：
sigction函数可以用来检查和设置进程在接收信号时的动作。
b、函数原型
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
struct sigaction *oldact);
c、参数解析与函数说明：
sigzction函数会根据参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。参数signum可以是除了

SIGKILLh和SIGSTOP以外的任何信号。
如果参数act 不是空指针，则为signum设置新的信号处理函数；
如果oldzct不是空指针，则旧的信号处理函数将被存储在oldact中，struct sigaction的定义如下：
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
sa_handler可以是常数SIG_DFL或者SIG_IGN,或者是一个信号处理函数名。
sa_sigaction也是用来指定信号的signum的处理函数。
sa_mask成员声明了一个信号集，在调用信号捕捉函数之前，该信号会增加到进程的信号屏蔽码中，
新的信号屏蔽码会自动包括正在处理的信号(sa_flags未指定SA_NODEFER或者SA_NOMASK)。当从信号捕
捉函数返回时，进程的信号屏蔽码会恢复为原来的值。因此，当处理一个给定的 信号时，如果这种
信号再次发生,那么它会阻塞直到本次信号处理结束为止。若这种信号发生了多次，则对于不可靠信号，
即本次信号处理结束以后只会再次处理一次（相当于丢失了信号），对于可靠信号（实时信号），则会
被阻塞多次，即信号不会丢失，信号发生了多少次就会调用信号处理函数多少次。
sa_flags成员用来说明信号处理的其他相关操作。
当使用三参数的sa_sigaction来指定信号处理函数时，它的第 二个参数可以用来传递数据，其定义
如下：
siginfo_t {
int si_signo; /* Signal number */
int si_errno; /* An errno value */
int si_code; /* Signal code */
int si_trapno; /* Trap number that caused
hardware-generated signal (unused on most architectures) */
pid_t si_pid; /* Sending process ID */
uid_t si_uid; /* Real user ID of sending process */
int si_status; /* Exit value or signal */
clock_t si_utime; /* User time consumed */
clock_t si_stime; /* System time consumed */
sigval_t si_value; /* Signal value */
int si_int; /* POSIX.1b signal */
void *si_ptr; /* POSIX.1b signal */
int si_overrun; /* Timer overrun count;POSIX.1b timers */
int si_timerid; /* Timer ID; POSIX.1b timers */
void *si_addr; /* Memory location which caused fault */
int si_band; /* Band event */
int si_fd; /* File descriptor */
}
d、同样给出 sigaction的测试用例

/**********************************************************
*    > File Name: sigaction-1.c
*    > Author:xiao_k
*    > Mail:18629086235@163.com
*    > Created Time: Fri 23 Feb 2018 01:47:43 AM CST
**********************************************************/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<signal.h>
int temp = 0;
//信号处理函数
void do_sigact(int num)
{
printf("recv SIGINT\n");
sleep(5);
temp +=1;
printf("the value of temp is :%d\n",temp);
printf("in do_sigact,after sleep\n");
}
int main()
{
struct sigaction act;
//结构体赋值
act.sa_handler = do_sigact;
act.sa_flags = SA_NOMASK;
//安装信号处理函数
sigaction(SIGINT,&act,NULL);
while(1)
{
printf("********************\n");
sleep(1);
}
return 0;
}

编写信号处理函数时，要注意不要使用不可重入的函数，使用了不重入的函数将将产生不可预料的结果。
上边就是sigaction函数的基本用法，复杂的用法后边使用。
补充：满足下列条件的函数是不可重入的：
a、使用了静态的数据结构，如getgrpid()，全局变量等。
b、函数实现时，调用了malloc()或者free()函数。
c、函数实现时，使用了标准I/O函数。
3、pause()函数
a、函数作用：
pause函数使调用进程挂起直到捕捉到一个信号。pause函数会令目前的进程暂停（进入睡眠状态），
直到被信号（signal）所中断，该函数只返回-1，并将errno设置为EINTR。
b、函数原型：
#include <unistd.h>
int pause(void);
四、信号的发送：
信号的发送主要由函数kill、raise、sigqueue、alarm、setitimer以及 abort来完成。
1、kill函数
a、函数作用：
kill函数用来发送信号给指定的进程。
b、函数原型

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);

c、参数解析与函数说明：
该函数的行为与第二个参数pid的取值有关，第二个参数sig表示信号编号：
如果pid时正数，则发送信号sig给进程号为pid的进程；
果pid为0，则发送信号sig给当前进程所属进程组里的所有进程；
如果pid为-1，则把信号sig广播给系统内的除1号进程和自身以外的所有进程；
如果pid为比-1还小的负数，则发送信号sig给属于进程组-pid的所有进程；
如果参数sig是0，则kill()，仍然执行正常的错误检查，但不发送信号。可以利用这一点来确定某
进程是否有权向另外一个进程发送信号。如果向一个并不存在的进程发送空信号，则kill()返回-1，
errno则被设置为ESRCH。
注意：只有具有root权限的进程才能向其他任意一个进程发送信号，非root权限的进程只能向属于同一
个组成或者同一个用户创建的进程发送信号。
2、raise函数
a、函数作用：
raise函数是ANSI C 而非POSIX标准定义的。用来给调用它的进程发送信号。
b、函数原型

#include <signal.h>
int raise(int sig);

3、sigqueue函数
a、函数作用
sigqueue函数是一个比较新的发送信号的函数，它支持信号带有参数，从而可以与函数sigaction配

合使用。
b、函数原型
#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
c、参数解析与函数说明：
sigqueue用来发送给信号sig给进程pid。与kill系统调用不同的是，sigqueue在发送信号的同时
还支持信号携带参数；另外一个不同点是sigqueue 不能给一组进程发送信号，参数value是一个共用
体，其定义如下：
union sigval {
int sival_int;
void *sival_ptr;
};
4、alarm函数
a、函数作用
alarm函数可以用来设置定时器，定时器超时将产生SIGALRM信号给调用进程。
b、函数原型

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

c、参数解析与函数说明：
参数seconds表示设定的秒数，经过seconds后，内核将给调用该函数的进程发送SIGALRM信号。如果seconds为0，
则不再发送SIGALRM信号，最新一次调用alarm函数将取消之前一次的设定。
5、abrot函数
a、函数作用：
abrot函数用来向进程发送SIGABRT信号。
b、函数原型

#include <stdlib.h>
void abort(void)

上边我只对信号的基本用法做了总结，后边将对信号的高级用法做单独总结。