linux---信号的捕捉和处理

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、信号

可以简单理解为信号是一个进程给另一个信号发消息，进程收到对应的信号就执行对应的方法，linux信号可以分为实时信号和非实时信号

1-31为非实时信号，34-64为实时信号,t它们是宏定义，写数字或者信号名称都可以，不过1-31号信号大部分都是中止进程，用命令：man 7 signal可查看信号的作用

特点：信号的产生是随机性，非实时信号可以被进程临时保留，到合适的时候处理

二、信号的捕捉和处理

1.signal()

用系统函数signal捕捉信号，通过回调函数处理信号。以前如果进程收到信号，就会执行系统对应的方式处理信号，但是我们通过这个函数，可以捕捉特定信号，自定义处理信号，以下例子，参数为2号信号中止进程，进程收到2号信号，信号被捕捉，执行handsingle函数然后调用exit（0）中止进程。

没有收到2号信号就不会执行方法

我们也可以忽略这个信参数为SIG_IGN .忽略这个信号是进程收到这信号特殊处理

2.sigaction()

#include <signal.h>

int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

signo 是捕捉的信号，act是一个结构体，我们设置是非实时信号，所以只要设置如下参数，用函数sigaddset添加要要堵塞的信号到sa_mask.

这里我们可以看到现象是，如果我们发送2号信号，那么就执行hanlder方法，执行方法过程中如果进程还收2号信号，那么就会对2号信号进行堵塞。我们发送3和4号（sa_mask），也会堵塞pending一直为1.

三.信号的发生方式：

1.键盘（硬件）

如果对一个进程失去控制ctrl+C或者ctrl+/,中止这个进程,Linux就会发送SINGINT/SINGQUITG给进程。

硬件到软件：cpu中有很多引脚，键盘按下触发高电平硬件中断，cpu内的寄存器就会记录下中断号，系统通过寄存器再通过中断向量表（实际是一个函数指针数组），执行读取方法，如果是普通字符就读取数据到文件缓冲区，识别是ctrl+/等就会发生信号给进程。

2.命令行

kill 杀死进程：kill -9 pid

实际上是封装了kill（）系统函数

3.系统函数

kill/raise/abort()：kill（）可以杀死任意进程，raise哪个进程调用就给自己发信号（中止），abort()中止进程

4.异常

例如除零异常，野指针

除零异常：cpu寄存器计算的时候，如果出现除零异常就会将状态寄存器置为1，操作系统就会发信号给进程。

野指针：linux中通过页表的将虚拟地址映射到物理地址，虚拟地址转化为物理地址，是通过硬件MMU转换，转化失败，就会有寄存器记录信息，系统通过寄存器的状态发生信号给进程

5.软件条件

1.管道

比如说以2个进程分别读写方式打开管道，如果读端关闭，那么写端的进程就会收到信号就会退出，如果读端在管道没有读取到数据同时写端打开还没写，那么读端就会收到信号进行堵塞等待，直到管道中有数据。

2.alarm（）定时器

alarm()中设置秒数，时间到了就会发 SIGALRM信号给进程，它的返回值是剩余时间的秒数，如果设置5秒，在这个期间又设置了2秒，闹钟提前了，这时就会返回3。（5秒时间没到，2秒的时候闹钟提前了），alarm(0)是取消之前设定的闹钟

四.信号的保存

1.修改block

一个进程的地址空间中维护3张表，进程收到信号实际是操作系统修改进程的表数据，block是堵塞状态位图，pending是未决状态位图，handler是信号的处理方式，是类型是一个函数指针。内核提供了信号集操作函数.

#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);//清空
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//添加
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//删除
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//判断pending位是否为1.
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

sigset_t是一个结构体类型，block和pending数据是1或0，linux用sigset_t结构体类型来表示，

#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。

这个是how的参数，决定是否对信号进行堵塞或者解除堵塞状态，set是你添加的block,old是原来的block(通过它可以拿到之前的)
   sigset_t newblock,oldblock;
   //初始化block
   sigemptyset(&newblock);
   sigemptyset(&oldblock);
   //添加2信号（堵塞）
   //sigaddset(&newblock,2);

   //设置当前进程的block,屏蔽2号信号
   sigprocmask(SIG_SETMASK,&newblock,&oldblock);

，我们可以用这个函数堵塞一些信号，不过不是所有信号都可以屏蔽，比如9号信号或19。对信号进程堵塞，如果进程收到我们堵塞的信号，那么对应的pending一直是1，那它也不会执行handler方法，除非解除堵塞

2.pending的获取

pending表的获取，linux提供了系统函数判断是否信号是否未决。

3.信号的丢失

如果父进程同时收到大量的子进程退出的信号（来不及处理覆盖了），那么它只会保留一个，父进程回收的时候就会造成大量的僵尸进程，

1.父进程等待回收

（1）堵塞式等待和非堵塞式等待。

堵塞等待：不好的地方是，进程很多的话，有的进程不退出，那么它无法回到主进程。

非堵塞等待：子进程退出，那么会通知父进程进行回收，如果没有进程退出就会结束等待。

2.直接忽略信号,进程退出不会造成僵尸进程

五，信号的处理时机

内核态和用户态：

当出现中断或者系统调用进程调度，就会进入内核态，处理完中断或者异常就会处理当前进程的收到的信号。如果信号的处理动作是用户自定义函数,在信号递达时就调用这个函数,这称为捕捉信号。由于信号处理函数的代码是在用户空间的,处理过程比较复杂,举例如下: 用户程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。当前正在执行main函数,这时发生中断或异常切换到内核态。在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行,而是执行sighandler函数,sighandler和main函数使用不同的堆栈空间,它们之间不存在调用和被调用的关系,是两个独立的控制流程。 sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。如果没有新的信号要递达,这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行

六，关键字volatile

从内存中读取数据，而不是因为编译器优化的原因，从寄存器中读取

int flag = 0;
//volatile int flag = 0
void handler(int sig)
{
printf("chage flag 0 to 1\n");
flag = 1;
}
int main()
{
signal(2, handler);
while(!flag);
printf("process quit normal\n");
return 0;
}

标准情况下，键入 CTRL-C ,2号信号被捕捉，执行自定义动作，修改 flag＝1 ， while 条件不满足,退出循环，进程退出,但是编译器优化后，将内存中的flag放入寄存器中，自定义动作修改了内存但是寄存器中并没有，进程不退出，关键字可以避免优化。

七.不可重入函数

例子：链表的插入：mian函数调用这个函数对全局链表进行插入操作，insert函数被不同的控制流程调用,有可能在第一次调用还没返回时就再次进入该函数,这称为重入,insert函数访问一个全局链表,有可能因为重入而造成错乱,像这样的函数称为不可重入函数,反之,如果一个函数只访问自己的局部变量或参数,则称为可重入(Reentrant) 函数。。