信号

news2024/9/20 9:43:18

信号也是IPC中的一种，是和管道，消息队列，共享内存并列的概念。

本文参考：

Linux中的信号_linux中信号_wolf鬼刀的博客-CSDN博客

Linux系统编程（信号处理 sigacation函数和sigqueue函数 )_花落已飘的博客-CSDN博客

Linux的sigqueue函数_linux sigqueue_QtHalcon的博客-CSDN博客

概念

信号是进程之间异步通知的一种方式，属于软中断；

可以使用“kill -l”来查看系统定义的信号列表：

在这里插入图片描述

所以，当在终端输入“crtl + c”时，其实就是调用了2号SIGINT，使用信号机制停止了一个程序。

从图中可以看到每个信号都有一个编号和宏定义的名称，这些宏都可以在signal.h中找到
注意并不是一共有64个信号，自己仔细看，共有62种信号
31号信号之前都是不可靠信号，也是非实时信号
编号34以上的是实时信号，可靠信号，各种信号各自在什么条件下产生什么默认的动作都可以在signal（7）中查看

同时kill命令还可以用来执行命令，例如一个进程的PID号为1234，则可以使用“kill 9 1234”或“kill SIGKILL 1234” 来杀死这个进程。

另外，kill不仅可以使用在命令窗口，kill还可以作为一个API

kill函数： 给一个指定的进程发送一个指定的信号

包含的头文件：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
函数原型：
int kill(pid_t pid, int sig);
函数参数：

pid：进程号
sig：信号编号

信号的处理方式

忽略信号（SIGKILL和SIGSTOP无法被忽略）
执行给信号的默认动作
提供一个信号处理函数，要求用户在处理该信号时切换到用户态去执行处理函数，即捕捉信号

其中，对于用户来说，信号更多的意义是实现异步操作，也就是捕捉信号，其核心就是编写“信号处理函数”

信号处理的API函数及应用

signal函数

用来自定义信号处理方式

需要包含的库

#include <signal.h>

函数原型

typedef void (*sighandler_t)(int); //一个指向“传入参数是int 返回值是void的函数”，名为“sighandler_t”的指针

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

函数参数

signum：信号编号
handler：函数指针，指向信号处理函数；也可以使用宏，比如使用“SIG_IGN”，则忽略信号

使用举例1

signal1.c：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void sighandler(int sig)
{
	printf("get signal:%d\n",sig);

}

int main()
{
	signal(2,sighandler);

	while(1);

	return 0;
}

可见，当捕获了信号2之后，在键盘输入“ctrl + c” 不再会执行默认动作来结束进程，而是被程序捕获，并执行了信号处理函数。

那么此时如何退出进程呢？可以使用刚刚提到的kill指令，先搜索pid号然后直接杀死进程：

使用举例2

同样，也可以在程序中直接调用kill函数来发送信号

signal2.c：

编写一个C程序实现“向自己发送指定信号”的功能

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void sighandler(int sig)
{
	printf("get signal:%d\n",sig);

}

int main(int argc,char **argv)
{
	int signum;
	pid_t pid;

	signum = atoi(argv[1]); //由于从键盘接收的是字符串，所以要使用“atoi”函数将ASCII码转为整型数
	pid = getpid();

	signal(2,sighandler); //为了实现效果，一定要先执行signal，再执行kill
	kill(pid,signum);

	while(1);

	return 0;
}

编译运行代码并指定第二个参数为2：

可见，虽然此时没有在键盘打出 “ctrl + c”，但是内部的代码调用了kill对自己发送了2号信号，所以同样实现了刚刚的效果。

学到了这里，一定会产生疑问：为什么信号会作为IPC中的一员，如果只是发送信号的话，不应该算是一种很有效的进程通讯方式，所以信号的处理还有更高级的方法，也就是带消息的高级信号操作，既然要带消息，那么就需要使用更高级的API函数来实现收发：

发送信号：使用sigqueue函数
接收信号：使用sigaction函数

sigaction函数

实现带消息的高级信号操作，可以接收带消息的信号

需要包含的库

#include <signal.h>

函数原型

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

函数参数

signum：信号编号
act：指定新的信号处理方式
oldact：输出先前信号的处理方式（如果不为NULL的话）

struct sigaction结构体介绍（sigaction函数的第二个参数）

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：此参数和signal()的参数handler相同，代表新的信号处理函数，如果使用这个成员参数，那就和signal函数无异了
sa_sigaction：带消息的信号处理函数

int：第一个参数是信号编号

siginfo_t *：第二个参数是一个结构体，包括si_signo，si_code，si_int，si_value等等各种成员，其中si_signo和si_code必须实现

void *：第三个参数是一个指针，用来指示是否有消息存在，如果为NULL则无消息，否则就有消息

sa_mask：用来设置在处理该信号时暂时将sa_mask 指定的信号集搁置，可以理解为处理信号的时候释放阻塞（默认阻塞）
sa_flags：用来设置信号处理的其他相关操作，可以是以下值的“按位或”组合：

◆ SA_RESTART：使被信号打断的系统调用自动重新发起
◆ SA_NOCLDSTOP：使父进程在它的子进程暂停或继续运行时不会收到 SIGCHLD 信号
◆ SA_NOCLDWAIT：使父进程在它的子进程退出时不会收到 SIGCHLD 信号，这时子进程如果退出也不会成为僵尸进程
◆ SA_NODEFER：使对信号的屏蔽无效，即在信号处理函数执行期间仍能发出这个信号
◆ SA_RESETHAND：信号处理之后重新设置为默认的处理方式
◆ SA_SIGINFO：使用 sa_sigaction 成员而不是 sa_handler 作为信号处理函数（重要）

re_restorer：是一个已经废弃的数据域，不使用

sigqueue函数

发送带消息的信号

成功使用sigqueue这个函数需要有两个前提：

sigaction函数的第二个参数结构体中的sa_flags成员必须有“SA_SIGINFO”
sigaction函数的第二个参数结构体中实现的是成员sa_sigaction函数而不是成员sa_handler函数

需要包含的库

#include <signal.h>

函数原型

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

函数参数

pid：目标进程的进程号
sig：要发送的信号的编号
value：要附带发送的消息

value的类型是一个名为sigval的联合体，如果需要附带的消息是整型，则将数据存入成员“sival_int”；而如果消息类型是字符串，则存入成员“sival_ptr"
union sigval {
    int   sival_int;
    void *sival_ptr;
};

使用sigaction和sigqueue的实操演示

需求：编写两个C程序，一个使用sigaction来接收，一个使用sigqueue来发送，实现带消息的信号的通讯

signal3.c：（接收带消息的信号）

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void sighandler(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
	printf("get signal:%d\n",sig);
	if(context != NULL){
		printf("get data = %d\n",info->si_int);
		//printf"(get data = %d\n",info->si_value.sival_int);
	}

}

int main()
{
	struct sigaction act;

	act.sa_sigaction = sighandler;
	act.sa_flags = SA_SIGINFO;

	sigaction(2,&act,NULL);

	while(1);

	return 0;
}

signal4.c：（发送带消息的信号）

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>


int main(int argc,char **argv)
{
	int signum;
	pid_t pid;
	int data;

	pid = atoi(argv[1]);
	signum = atoi(argv[2]);
	data = atoi(argv[3]);


	union sigval value;
	value.sival_int = data;	

	sigqueue(pid,signum,value);
	printf("signal no.%d has been sent to pid %d, context:%d\n",signum,pid,data);

	return 0;
}