信号的三种状态及信号集函数

关于信号的基本概念,请看博客:信号的基本概念及产生信号
本节重点:
1.信号的三种状态
2.信号在内核中的表示(三张表)信号在进程pcb中的表示方法
3.信号集操作函数
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下面来进行一一介绍:
上篇我说到的信号的三种处理方式:
1.忽略此信号。
2.执⾏行该信号的默认处理动作(终止该信号)。
3.提供⼀个信号处理函数(自定义动作),要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数,这种方式称为捕捉(Catch)一个信号。
1.信号的三种状态

-1. 信号递达:实际执行信号的处理动作。
-2. 信号未决:信号从产生到递达之间的状态。
-3. 进程可以选择阻塞(block)某个信号。一旦该信号被阻塞就不会被抵达,只有解除阻塞才可被递达。
- 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。
- 阻塞与忽略是不同的,只要信号阻塞就不会被递达,忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

上篇我说到的信号的三种处理方式:
1.忽略此信号。
2.执⾏行该信号的默认处理动作(终止该信号)。
3.提供⼀个信号处理函数(自定义动作),要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数,这种方式称为捕捉(Catch)一个信号。
这三种处理方式的信号状态都为信号递达。

2.信号在内核中的表示(三张表)信号在进程pcb中的表示方法

这3张表分别对应3种状态:

信号阻塞(block)
信号未决(pending)
信号递达—自定义捕捉函数(handler)
这里写图片描述
其中,前两张表都是位图(BitSet)来存储的。block表中信号被阻塞就将相应位置1,否则置0。而pending表中,若置1则表示信号存在,0则相反。即可这样说。pending表中的数据是判断信号是否存在的唯一依据。

结合上图就可以知道:

  • SIGHUP信号未阻塞也未产生过,但当它递达时就会执行默认处理动作。
  • SIGINT信号产生过,但已被阻塞。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,一旦产⽣将被阻塞,它的处理动作是用户自定义的捕捉函数handler。

那么可以将信号的三张表总结成这样:

  • 如果一个信号被block,若收到信号,则该信号必定被Pending.
  • 一个进程收到信号时不会立即递达,在此过程中一直被Pending.

一个标准:如果在进程解除对信号的阻塞之前,该信号产生过多次,将如何处理呢?
答:POSIX.1允许系统递送该信号一次或多次。Linux是这样规定的:常规信号在递达之前产生多次只记一次,而实时信号在递达之前产生多从可以依次放在一个队列中。

3.信号集操作函数:

  • 信号集Sigset_t:
    在上图中,未决和阻塞标志都可以用相同的数据结构(位图)存储。所以当然可以用同一数据类型来表示,这就是sigset_t.
    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。在阻塞信号集其含义是该信号是否被阻塞;在未决信号集中就代表该信号是否处于未决状态。

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。


  • 信号集操作函数:
#include<signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);//初始化set所指的信号集,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。
int sigfillset(sigset_t *set);//初始化set所指的信号集,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。
int sigaddset(sigset_t *set,int signo);
int sigdelset(sigset_t *set,int signo);
int sigismember(const sigset_t *set,int signo);//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,不包含返回0,出错返回-1.

除了sigismember,其他四种函数都是成功返回0,出错返回-1.

Sigprocmask函数:
调用函数Sigprocmask可以获取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)

#include<signal.h>
int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset);
返回值:成功返回0,出错返回-1.

参数:
how参数的可选值:
这里写图片描述
oset:原来的信号屏蔽字。
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中,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。

注:如果调用sigprocmask解除了对当前若干个未决信号的阻塞,则在sigprocmask返回前,至少将其中一个信号递达。

  • Sigpending函数:读取当前进程的未决信号集
#include<signal.h>
int Sigpending(sigset_t *set);
返回值:成功返回0,出错返回-1.

下面来进行代码测验:阻塞SIGINT信号,按Ctrl-c将SIGINT信号处于未决状态。比特位变为1.

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 void handler(int signo)
  6 {
  7         printf("get a %d signo\n",signo);
  8         exit(1);
  9 }
 10 void show_pending(sigset_t *pending)
 11 {
 12         int i=1;
 13         for(;i<32;i++)
 14         {
 15                 if(sigismember(pending,i)){
 16                         printf("1");
 17                 }else{
 18                         printf("0");
 19                 }
 20         }
 21         printf("\n");
 22 }
 23 
 24 int main()
 25 {
 26         sigset_t set,oset,pending;
 27         sigemptyset(&set);//初始化
 28         sigaddset(&set,2);//添加2号信号
 29         signal(2,handler);
 30         sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);//设置阻塞信号屏蔽字
 31         int count=0;
 32         while(1){
 33                 sigpending(&pending);//获取当前未决信号
 34                 show_pending(&pending);
 35                 sleep(1);
 36         }
 37         return 0;
 38 }

这里写图片描述

解除2号信号的阻塞状态,使其抵达。捕捉到2号信号后,信号集数据又从1变0,变为以前的状态。再次crtl+c后,就不会发生1中的变化了。

 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 void handler(int signo)
  6 {
  7         printf("get a %d signo\n",signo);
  8 //      exit(1);
  9 }
 10 void show_pending(sigset_t *pending)
 11 {
 12         int i=1;
 13         for(;i<32;i++)
 14         {
 15                 if(sigismember(pending,i)){
 16                         printf("1");
 17                 }else{
 18                         printf("0");
 19                 }
 20         }
 21         printf("\n");
 22 }
 23 
 24 int main()
 25 {
 26         sigset_t set,oset,pending;
 27         sigemptyset(&set);
 28         sigaddset(&set,2);
 29         signal(2,handler);
 30         sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);
 31         int count=0;
 32         while(1){
 33                 sigpending(&pending);
 34                 show_pending(&pending);
 35                 sleep(1);
 36                 count++;
 37                 if(count==15){
 38                         sigprocmask(SIG_SETMASK,&oset,NULL);//解除了屏蔽
 39                 }
 40         }
 41         return 0;
 42 }

这里写图片描述

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