UNIX环境高级编程—

10.1 引言

信号是软件中断；
信号提供了一种处理异步事件的方法。

10.2 信号概念

每个信号都有一个名字，这些名字都以3个字符SIG开头；
在头文件<signal.h>中，信号名都被定义为正整数常量（信号编号）；
不存在编号为0的信号，0编号值称为空信号。

当某个信号出现时，可按下列3个方式之一进行处理：
（1）忽略此信号，SIGKILL和SIGSTOP这两种信号不能被忽略；
（2）捕捉信号，即在信号发生时，调用一个用户函数；不能捕捉SIGKILL和SIGSTOP信号；
（3）执行系统默认动作。
在这里插入图片描述

10.3 函数signal

#include <signal.h>

void (*signal(int signo, void (*func)(int)))(int);
										// 返回值：若成功，返回以前的信号处理配置；若出错，返回SIG_ERR

signo参数是信号名；
func的值是常量SIG_IGN、常量SIG_DFL或当接到此信号后要调用的函数的地址：
（1）如果指定SIG_IGN，则向内核表示忽略此信号（SIGKILL和SIGSTOP不能忽略）；
（2）如果指定SIG_DFL，则表示接到此信号后的动作是系统默认动作；
（3）当指定函数地址时，则在信号发生时，调用该函数，称这种处理为捕捉该信号，称此函数为信号处理程序。
signal函数要求两个参数，返回一个函数指针，该指针所指向的函数无返回值：
（1）第一个参数signo是一个整型数；
（2）第二个参数是函数指针，它所指向的函数需要一个整型参数，无返回值；
（3）signal的返回值是一个函数地址，该函数有一个整型参数；当调用signal设置信号处理程序时，第二个参数是指向该函数（信号处理程序）的指针，返回值则是指向在此之前的信号处理程序的指针。

#define SIG_ERR (void (*)())-1
#define SIG_DFL (void (*)())0
#define SIG_IGN (void (*)())1

exec函数将原先设置为要捕捉的信号都更改为默认动作；
当一个进程调用fork时，其子进程继承父进程的信号处理方式。

10.4 不可靠的信号

10.5 中断的系统调用

10.6 可重入函数

10.7 SIGCLD语义

BSD的SIGCHLD信号语义：子进程状态改变后产生此信号，父进程需要调用一个wait函数以检测发生了什么。

10.8 可靠信号术语和语义

产生：当造成信号的事件发生时，为进程产生一个信号；
递送：当一个信号产生时，内核通常在进程表中以某种形式设置一个标志，当对信号采取了这种动作时，称向进程递送了一个信号；
未决的：在信号产生和递送之间的时间间隔内，该信号是未决的；
信号屏蔽字：规定当前要阻塞递送到该进程的信号集合（信号集，sigset_t）。

10.9 函数kill和raise

kill函数将信号发送给进程或进程组，raise函数允许进程向自身发送信号：

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);
int raise(int signo);
										// 两个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

调用raise(signo)等价于调用kill(getpid(), signo)；
kill的pid参数有以下4种不同的情况：
（1）pid > 0：将该信号发送给进程ID为pid的进程；
（2）pid == 0：将该信号发送给与发送进程属于同一进程组的所有进程，而且发送进程具有权限向这些进程发送信号；
（3）pid < 0：将该信号发送给其进程组ID等于pid绝对值，而且发送进程具有权限向其发送信号的所有进程；
（4）pid == -1：将该信号发送给发送进程有权限向它们发送信号的所有进程。
信号编号0被定义为空信号，如果signo参数是0，则kill仍执行正常的错误检查，但不发送信号，这常被用来确定一个特定进程是否仍然存在；如果向一个并不存在的进程发送空信号，则kill返回-1，errno被设置为ESRCH。

10.10 函数alarm和pause

alarm函数可以设置一个定时器（闹钟时间），在将来的某个时刻该定时器会超时，超时产生SIGALRM信号：

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);
										// 返回值：0或以前设置的闹钟时间的余留秒数

参数seconds的值是产生信号SIGALRM需要经过的时钟秒数；
每个进程只能有一个闹钟时间；如果在调用alarm时，之前已为该进程注册的闹钟时间还没有超时，则该闹钟时间的余留值作为本次alarm函数调用的值返回，以前注册的闹钟时间则被新值代替；
如果有以前注册的尚未超时的闹钟时间，而且本次调用的seconds值是0，则取消以前的闹钟时间，其余留值仍作为alarm函数的返回值。

pause函数使调用进程挂起直至捕捉到一个信号：

#include <unistd.h>

int pause(void);
										// 返回值：-1，errno设置为EINTR

只有执行了一个信号处理程序并从其返回时，pause才返回，返回-1，errno设置为EINTR。

10.11 信号集

信号集是一个能表示多个信号的数据类型，POSIX.1定义数据类型sigset_t以包含一个信号集合，并且定义了下列5个处理信号集的函数：

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
										// 4个函数返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);
										// 返回值：若真，返回1；若假，返回0

函数sigemptyset初始化由set指向的信号集，清除其中所有信号；
函数sigfillset初始化由set指向的信号集，使其包含所有信号；
所有应用程序在使用信号集前，要对该信号集调用sigemptyset或sigfillset一次；
函数sigaddset将一个信号添加到已有的信号集中；
函数sigdelset则从信号集中删除一个信号。

10.12 函数sigprocmask

函数sigprocmask可以检测或更改，或同时进行检测和更改进程的信号屏蔽字：

#include <signal.h>

int sigprocmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);
										// 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

若oset是非空指针，进程的当前信号屏蔽字通过oset返回；
若set是一个非空指针，则参数how指示如何修改当前信号屏蔽字：
不能阻塞SIGKILL和SIGSTOP信号；
如果set是个空指针，则不改变该进程的信号屏蔽字，how的值也无意义。

10.13 函数sigpending

sigpending函数返回一信号集，对于调用进程而言，其中的各信号是阻塞不能递送的，因而也一定是当前未决的：

#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set);
										// 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

未决信号集通过set参数返回。

10.14 函数sigaction

sigaction函数的功能是检查或修改（或检查并修改）与指定信号相关联的处理动作：

#include <signal.h>

int sigaction(int signo, const struct sigaction *restrict act, struct sigaction *restrict oact);
										// 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

参数signo是要检测或修改其具体动作的信号编号；
若act指针非空，则要修改其动作；
如果oact指针非空，则系统经由oact指针返回该信号的上一个动作。

10.15 函数sigsetjmp和siglongjmp

sigsetjmp和siglongjmp函数用于在信号处理程序中进行非局部转移：

#include <setjmp.h>

int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask);
										// 返回值：若直接调用，返回0；若从siglongjmp调用返回，则返回非0
void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val);

如果savemask非0，则sigsetjmp在env中保存进程的当前信号屏蔽字；
调用siglongjmp时，如果带非0 savemask的sigsetjmp调用已经保存了env，则siglongjmp从其中恢复保存的信号屏蔽字。

当调用一个信号处理程序时，被捕捉到的信号加到进程的当前信号屏蔽字中；当从信号处理程序返回时，恢复原来的屏蔽字。

10.16 函数sigsuspend

sigsuspend函数的功能是在一个原子操作中先恢复信号屏蔽字，然后使进程休眠：

#include <signal.h>

int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
										// 返回值：-1，并将errno设置未EINTR

进程的信号屏蔽字设置为由sigmask指向的值；
在捕捉到一个信号或发生了一个会终止该进程的信号之前，该进程被挂起；
如果捕捉到一个信号而且从该信号处理程序返回，则sigsuspend返回，并且该进程的信号屏蔽字设置为调用sigsuspend之前的值；
此函数没有成功返回值，如果它返回到调用者，则总是返回-1，并将errno设置为EINTR（表示一个被中断的系统调用）。

10.17 函数abort

abort函数的功能是使程序异常终止：

#include <stdlib.h>

void abort(void);

此函数将SIGABRT信号发送给调用进程（进程不应忽略此信号）。

10.18 函数system

10.19 函数sleep、nanosleep和clock_nanosleep

#include <unistd.h>

unsigned int sleep(unsigned int seconds);
										// 返回值：0或未休眠完的秒数

此函数使调用进程被挂起直到满足下面两个条件之一：
（1）已经过了seconds所指定的墙上时钟时间，返回值是0；
（2）调用进程捕捉到一个信号并从信号处理程序返回，返回值是未休眠完的秒数。

nanosleep函数与sleep函数类似，但提供了纳秒级的精度：

#include <time.h>

int nanosleep(const struct timespec *reqtp, struct timespec *remtp);
										// 返回值：若休眠到要求的时间，返回0；若出错，返回-1

这个函数挂起调用进程，直到要求的时间已经超时或者某个信号中断了该函数；
reqtp参数用秒和纳秒指定了需要休眠的时间长度；
如果某个信号中断了休眠间隔，进程并没有终止，remtp参数指向的timespec结构就会被设置为未休眠完的时间长度；如果对未休眠完的时间并不感兴趣，可以把该参数置为NULL；

clock_nanosleep函数提供了使用相对于特定时钟的延迟时间来挂起调用线程：

#include <time.h>

int clock_nanosleep(clockid_t clock_id, int flags,
					const struct timespec *reqtp, struct timespec *remtp);
										// 返回值：若休眠要求的时间，返回0；若出错，返回错误码

clock_id参数指定了计算延迟时间基于的时钟；
flags参数用于控制延迟是相对的还是绝对的：
（1）flags为0时表示休眠时间是相对的；
（2）如果flags值设置为TIMER_ABSTIME，表示休眠时间是绝对的。

10.20 函数sigqueue

sigqueue函数实现信号排队功能：

#include <signal.h>

int sigqueue(pid_t pid, int signo, const union sigval value);
										// 返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

sigqueue函数只能把信号发送给单个进程，可以使用value参数向信号处理程序传递整数和指针值，除此之外，sigqueue函数与kill函数类似。

10.21 作业控制信号

POSIX.1认为有以下6个与作业控制有关：

SIGCHLD：子进程已停止或终止；
SIGCONT：如果进程已停止，则使其继续运行；
SIGSTOP：停止信号（不能被捕捉或忽略）；
SIGTSTP：交互式停止信号；
SIGTTIN：后台进程组成员读控制终端；
SIGTTOU：后台进程组成员写控制终端。

10.22 信号名和编号

psignal函数打印与信号编号对应的字符串：

#include <signal.h>

void psignal(int signo, const char *msg);

字符串msg（通常是程序名）输出到标准错误文件，后面跟随一个冒号和一个空格，再后面对该信号的说明，最后是一个换行符；如果msg为NULL，只有信号说明部分输出到标准错误文件。

如果在sigaction信号处理程序中有siginfo结构，可以使用psiginfo函数打印信号信息，它的工作方式与psignal类似：

#include <signal.h>

void psiginfo(const siginfo_t *info, const char *msg);

如果只需要信号的字符描述部分，也不需要把它写到标准错误文件中，可以使用strsignal函数：

#include <string.h>

char *strsignal(int signo);
										// 返回值：指向描述该信号的字符串的指针

Solaris提供一对函数，一个函数将信号编号映射为信号名，另一个则反之：

#include <signal.h>

int sig2str(int signo, char *str);
int str2sig(const char *str, int *signop);
										// 两个函数的返回值：若成功，返回0；若出错，返回-1

sig2str函数将给定信号编号翻译成字符串，并将结果存放在str指向的存储区；
str2sig函数将给出的信号名翻译成信号编号，该信号编号存放在signop指向的整型中。

10. 23 实例代码

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