信号概述
何为信号：信号就是由用户、系统或进程发送给目标进程的信息，以通知目标进程中某个状态的改变或是异常。
信号产生：总体来说，其产生的条件有两种，分别是：硬件和软件原因，又称为：硬中断和软中断。可细分为如下几种原因：
①系统终端Terminal中输入特殊的字符来产生一个信号，比如按下：ctrl+\会产生SIGQUIT信号。
②系统异常。比如访问非法内存和浮点数异常。
③系统状态变化。如设置了alarm定时器，当该定时器到期时候会引起SIGVTALRM信号。
④调用了kill命令或是kill函数。
include <stdio.h>
include <stdlib.h>
include <signal.h>
include <unistd.h>
using namespace std;
void sig_handler(int signum)
{
if(0 > signum)
{
fprintf(stderr,"sig_handler param err. [%d]\n",signum);
return;
}
if(SIGINT == signum)
{
printf("Received signal [%s]\n",SIGINTsignum?"SIGINT":"Other");
}
if(SIGQUIT == signum)
{
printf("Received signal [%s]\n",SIGQUITsignum?"SIGQUIT":"Other");
}
return;
}
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Wait for the signal to arrive.\n ");
/*登记信息*/
signal(SIGINT,sig_handler);
signal(SIGQUIT,sig_handler);
pause();
pause();
signal(SIGINT,SIG_IGN);
return 0;
}程序运行后会一直等待用户的输入，当在终端按下ctrl+c时候会打印 Received signal [SIGINT]
说明捕获到了SIGINT信号，接着程序继续等待，当按下ctrl+\时候会打印Received signal [SIGQUIT],表明捕获到了SIGQUIT信号：
头文件<signal.h>
头文件<signal.h>为处理各种各样的信号声明了一个类型和两个函数，并且定义了几个宏。
1、类型：sig_atomic_t
sig_atomic_t是 int 类型，在信号处理程序中作为变量使用。它是一个对象的整数类型，该对象可以作为一个原子实体访问，即使存在异步信号时，该对象可以作为一个原子实体访。
2、宏：
SIG_DFL 默认的信号处理。
SIG_ERR 表示一个信号错误。
SIG_IGN 表示忽略信号。
有效的信号包括：
SIGABRT 异常终止，如调用abort()。
SIGFPE 算术运算出错，如除数为0或溢出。
SIGILL 非法函数映象，如非法指令。
SIGINT 交互式信号，如中断。
SIGSEGV 非法访问存储器，如访问不存在的内存单元。
SIGTERM 发送给本程序的终止请求信号。
一、函数结构
-
#include <signal.h> -
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
参数：
- 参数1：要捕获的信号
- 参数2：接收到信号之后对信号进行处理的结构体
- 参数3：接收到信号之后，保存原来对此信号处理的各种方式与信号（可用来做备份）。如果不需要备份，此处可以填NULL
返回值：
- 成功时：返回0
- 出错时：返回-1，并将errno设置为指示错误
与signal的不同，有哪些新功能？
- signal只能捕获信号，对信号进行处理。但是不能获取信号的其它信息
- sigaction可以使用sigaction结构体的sa_handler函数对信号进行处理（此处等同于signal函数），也可以使用sa_sigaction函数查看信号的各种详细信息
- 并且sigaction函数还可以通过sa_mask、sa_flags对信号处理时进行很多其他操作
二、struct sigaction结构体
-
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成员：
- 对捕获的信号进行处理的函数，函数参数为sigaction函数的参数1信号（概念上等同于单独使用signal函数）
- 也可以设置为后面两个常量：常数SIG_IGN(向内核表示忽略此信号)或是常数SIG_DFL(表示接到此信号后的动作是系统默认动作)
sa_mask成员：
- 功能：sa_mask是一个信号集，当接收到某个信号，并且调用sa_handler函数对信号处理之前，把该信号集里面的信号加入到进程的信号屏蔽字当中，当sa_handler函数执行完之后，这个信号集中的信号又会从进程的信号屏蔽字中移除
- 为什么这样设计？？这样保证了当正在处理一个信号时，如果此种信号再次发生，信号就会阻塞。如果阻塞期间产生了多个同种类型的信号，那么当sa_handler处理完之后。进程又只接受一个这种信号
- 即使没有信号需要屏蔽，也要初始化这个成员（sigemptyset()），不能保证sa_mask=0会做同样的事情
- sigset_t数据类型见文章：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/89228297
sa_restorer成员：
- 已经被抛弃了，不再使用
sa_flags成员：
- 指定了对信号进行哪些特殊的处理
SA_INTERRUPT 由此信号中断的系统调用不自动重启动
SA_NOCLDSTOP 若signo是SIGCHLD：
当一子进程停止(暂停时)时（作业控制）， 不产生此信号
当一子进程终止时，仍旧产生此信号
若已设置此标志，则当停止的进程继续运行时，作为XSI扩展，不产生SIGCHLD信号
（参照的下面的SA_NOCLDWAIT选项）
SA_NOCLDWAIT 若signo是SIGCHLD，则当调用进程的子进程终止时， 不创建僵死进程
若调用进程在后面调用wait，则阻塞到它所有子进程都终止，此时返回-1，errno设置为ECHILD
SA_NODEFER 当捕捉到此信号时，在执行其信号捕捉函数时，系统不自动阻塞此信号（除非sa_mask成员包括了此信号）
注意，此种类型的操作对应于早期的不可靠信号
SA_NOMASK 同SA_NODEFER SA_ONSTACK 若用sigaltstack已声明了一替换栈，则此信号递送给替换栈上的进程 SA_STACK 同SA_ONSTACK SA_RESETHAND 在此信号捕捉函数的入口处，将此信号的处理方式重置为SIG_DFL，并清除SA_SIGINFO标志
注意，此种类型的信号对应于早期的不可靠信号。但是不能重置SIGILL和SIGTRAP信号的配置
设置此标志使sigaction的行为如同设置了SA_NODEFER标志
SA_ONESHOT 同SA_RESETHAND SA_RESTART 由此信号中断的系统调用自动重启动 SA_SIGINFO 此选项对信号处理程序提供了附加信息：一个指向siginfo结构的指针以及一个指向进程上下文标识符的指针
- 关于SA_INTERRUPT、SA_RESTART说明：
- 某些早期系统（如SunOS）定义了SA_INTERRUPT标志，这些系统的默认方式是重新启动被中断的系统调用，而制定此标志则使系统调用被中断后不再重新启动。Linux定义SA_INTERRUPT标志，以便与使用该标志的应用程序兼容。但是，如若信号处理程序是用sigaction设置的，那么其默认方式是不重新启动系统调用
- Single UNIX Specifiaction的XSI扩展规定，除非说明了SA_RESTART标志，否则sigaction函数不再重启动被中断的系统调用
- 关于系统调用中断请参阅：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/89216990
sa_sigaction成员：
- 当sa_flags成员是SA_SIGINFO标志时，就调用此函数，可以来获取该信号的很多详细信息（而不是用来对信号进行处理）
- 参数1：参数为sigaction函数的参数1信号
- 参数2：一个结构体包，含了信号产生的各种详细信息
- si_signo：信号的值
- si_code：信号代码
- si_pid：信号来自于哪一个进程（哪个进程发送来的）
- si_uid：信号来自于哪个用户（发送来的进程的用户）
- si_value（重点）：传递的信息。应用程序在传递信号时，可以在si_value.sival_int传递一个整型或者si_value.sival_ptr传递一块内存（下面会有一个案例）
- 若信号时SIGCHLD：则将设置si_pid、si_status、si_uid
- 若信号时SIGBUS、SIGILL、SIGFPE、SIGSEGV：则si_addr包含造成故障的根源地址（该地址可能并不正确）
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 */
long si_band; /* Band event (was int inglibc 2.3.2 and earlier) */
int si_fd; /* File descriptor */
short si_addr_lsb; /* Least significant bit of address(since Linux 2.6.32) */
}
- 参数3：此参数为void*类型，可以自己传入一些参数进去，但是一般强转为ucontext_t结构体类型使用，该结构体标识信号传递时进程的上下文。下面是ucontext_t结构体内的一些部分成员
ucontext_t *uc_link; /* pointer to context resumed when this context returns */
sigset_t uc_sigmask; /* signals blocked when this context is active */
stack_t uc_stack; /* stack used by this context */
mcontext_t uc_mcontext; /* machine-specific representation of saved context */
//uc_stack字段描述了当前上下面使用的栈，至少包括下列成员
void *ss_sp; /* stack base or pointer */
size_t ss_size; /* stack size */
int ss_flags; /* flags */
- sa_handler和sa_sigaction函数一次只能使用其中一个
- 如果只是想处理信号，但是不获取信号信息，就使用sa_handler函数
- 如果想要处理信号，并且获取信号的各种信息，就使用sa_sigaction函数
三、演示案例
- 案例一：处理SIGQUIT信号
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
void myHandler(int sig);
int main(int argc,char *argv[])
{
struct sigaction act, oact;
act.sa_handler = myHandler;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
sigaction(SIGQUIT, &act, &oact);
while (1)
{
printf("running...\n");
pause();
}
}
void myHandler(int sig)
{
printf("I got signal: %d.\n", sig);
}
- 按下ctrl+\之后，就会调用myHandler函数
- 案例二：接到SIGUSR1信号时，获取其信息
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
void func(int signo, siginfo_t *info, void *p)
{
printf("signo=%d\n",signo);
printf("sender sigal pid=%d\n",info->si_pid);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
struct sigaction act, oact;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = SA_SIGINFO; //设置此项
act.sa_sigaction=func;
sigaction(SIGUSR1, &act, &oact);
while (1)
{
printf("My pid=%d\n",getpid());
pause();
}
}
- 我们按下ctrl+c之后，就会显示信号值和发送信号的进程
四、自定义signal函数
- 利用sigaction函数的特性，定义自己的signal函数，使用起来与系统signal函数一样，但是功能比系统的signal函数更多
重启动版本
- 系统的signal函数原型太复杂，如下所示
void (*signal(int signo, void (*func)(int)))(int);
- 为了简化起见，我们定义了自己的Sigfunc类型，因此调用函数时只需要传入一个信号值即可
typedef void Sigfunc(int);
Sigfunc *signal(int signo, Sigfunc *func);
Sigfunc *signal(int signo, Sigfunc *func)
{
struct sigaction act, oact;
act.sa_handler = func;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
if (signo == SIGALRM){
#ifdef SA_INTERRUPT
act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
#endif
}
else {
#ifdef SA_RESTART
act.sa_flags |= SA_RESTART;
#denif
}
if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
return(SIG_ERR);
return(oact.sa_handler);
}
- 函数的使用:
- 参数传入一个信号和一个信号处理函数指针
- 返回值：在函数内部调用sigaction函数，并将相应信号的旧行为作为signal函数的返回值
- 几点说明：
- 要用sigemptyset函数初始化act结构的sa_mask成员，不能简单的设置act.sa_mask=0
- 如果信号是SIGALEM，我们就将sa_flags设置为SA_INTERRUPT，不希望重启动由SIGALRM信号中断的系统调用，原因是：我们希望为IO操作设置超时（可以参考）
- 如果是其他信号，sa_flags标志就加入SA_RESTART，希望重启被中断的系统调用
不重新启动版本
- 如果想要系统调用被中断后不重新启动，则可以使用这一版本
typedef void Sigfunc(int);
Sigfunc *signal_intr(int signo, Sigfunc *func);
Sigfunc *signal_intr(int signo, Sigfunc *func)
{
struct sigaction act, oact;
act.sa_handler = func;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
#ifdef SA_INTERRUPT
act.sa_flags |= SA_INTERRUPT;
#endif
if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
return(SIG_ERR);
return(oact.sa_handler);
}
- 如果系统定义了SA_INTERRUPT，那么为了提高可移植性。我们在sa_flags中增加该标志，这样就可以组织被中断的系统调用的重启动
五、siginfo_t枚举的si_value成员验证
- siginfo_t的应用：有时我们接收到一个信号时，希望接受一些其他数据，就可以设置这个成员
- 例如：我们有一个用链表实现一个简单的服务器，并且想要在规定的一个时间间隔发送一些数据。就可以定一个定时器，并且在接收到SIGALRM信号时，因为操作数据需要用到链表，将链表地址传递给union sigval的sival_ptr指针。这样当捕获SIGALRM信号时，就可以调用sa_action函数，然后通过参数2的sival_ptr获取这个指针
演示案例：
- 我们用一个进程给另外一个进程发送SIGINT信号，并且同时将一个整型100发送出去
//发送进程：向一个进程发送SIGINT信号，并且将整型100也传进去
#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
if(argc!=2)
{
printf("arguments error!");
exit(0);
}
pid_t pid=atoi(argv[1]);//将进程号转化为整数
union sigval v;
v.sival_int=100; //发送整型100
sigqueue(pid,SIGINT,v);
return 0;
}
//此进程等待接受信号的传入，并有SIGINT的信号处理函数
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
void handler(int,siginfo_t *,void *);
int main(void)
{
struct sigaction act;
act.sa_sigaction=handler;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=SA_SIGINFO;
if(sigaction(SIGINT,&act,NULL)<0)
{
printf("error");
exit(0);
}
for(;;)
pause();
return 0;
}
void handler(int sig,siginfo_t * info,void *ctx)
{
//打印信息
printf("recv a sid=%d data=%d data=%d\n",sig,info->si_value.sival_int,info->si_int);
}
- 演示结果：
