Unix进程小结（二）关于信号的一些操作

一、基本的概念
    1、中断
    中止、暂停当前正在执行的进程，转而去执行其它的任务。
    硬中断：来自硬件设备的中断
    软中断：来自其它程序的中断
    
    2、信号
    信号是一种软中断，可以把他看作是进程与进程、内核与进程通信的一种方式，它为进程的异步执行，提供了技术支持。

    3、一些常见信号

        SIGINT(2)    终端中断信号Ctrl＋c
        SIGQUIT(3)    终端退出信号Ctrl＋/
        SIGABRT(6)    调用abort函数产生的信号
        SIGFPE(8)    算术信号
        SIGKILL(9)    死亡信号
        SIGSEGV(11) 段错误信号
        SIGALRM(14) 闹钟信号
        SIGCHLD(17) 子进程结束信号
        SIGCONT(18) 进程继续信号
        SIGSTOP(19) 进程暂停信号
        SIGTSTP(20) 终端停止信号

4、不可靠信号（非实时）
        1、编号小于SIGRGMI(34)的信号都是不可靠的，这些信号是建立在早期的信号机制上的，一个事件发生可能会产生多次信号。
        2、不可靠信号不支持排除，在接收信号的时候可能会丢失，如果一个发给一个进程多次，它可能只接收到一次，其它的可能就丢失了。    
        3、进程在处理这种信号的时候，哪怕设置的信号处理函数，当信号处理函数执行完毕后，会再次恢复成默认的信号处理方式。
        
    5、可靠信号（实时）
        1、位于[SIGRGMI(34),SIGRTMAX(64)]区间的都是可靠信号。
        2、可靠信号支持排除，不会丢失。
        3、无论是可靠信号还是不可靠信号都是通过：kill、signal、sigqueue、sigaction进行处理。

二、信号的捕获和处理
    #include <signal.h>

    typedef void (*sighandler_t)(int);

    sighandler_t  signal(int  signum, sighan‐
       dler_t handler);
    功能：向注册一个信号处理函数
    signum：信号的编号，可以直接写数字，也可以使用系统提供的宏。
    handler：函数指针
        SIG_IGN 忽略信号
        SIG_DFL 恢复信号默认的处理方式
    返回值：是之前信号处理方式
        函数指针、SIG_IGN、SIG_DFL、SIG_ERR

（1）eg: signal(SIGINT ,SIG_ING );

//SIG_ING 代表忽略SIGINT信号，SIGINT信号代表由InterruptKey产生，通常是CTRL +C 或者是DELETE 。发送给所有ForeGround Group的进程。

下面我们写个死循环：

#include

#include

int main(int argc , char *argv[])

{

signal(SIGINT,SIG_IGN);

for(;;);

return 0;

}

这时我们保存执行。

按下CTRL _C程序没有反应。这就对了

如果我们想结束该程序可以按下CTRL +\来结束

其实当我们按下CTRL +\组合键时，是产生了SIGQUIT信号

（2）eg: signal(SIGINT ,SIG_DFL );

//SIGINT信号代表由InterruptKey产生，通常是CTRL +C或者是DELETE。发送给所有ForeGroundGroup的进程。 SIG_DFL代表执行系统默认操作，其实对于大多数信号的系统默认动作时终止该进程。这与不写此处理函数是一样的。

我们将上面的程序改成:

#include

#include

int main(int argc , char *argv[])

{

//signal(SIGINT,SIG_IGN);

signal(SIGINT,SIG_DFL)

for(;;);

return 0;

}

这时就可以按下CTRL +C 来终止该进程了。把signal(SIGINT,SIG_DFL);这句去掉，效果是一样的。

（3） void ( *signal( int sig, void (* handler)( int )))( int );

int (*p)();

这是一个函数指针, p所指向的函数是一个不带任何参数, 并且返回值为int的一个函数.

int (*fun())();

这个式子与上面式子的区别在于用fun()代替了p,而fun()是一个函数,所以说就可以看成是fun()这个函数执行之后,它的返回值是一个函数指针,这个函数指针(其实就是上面的p)所指向的函数是一个不带任何参数,并且返回值为int的一个函数.

void (*signal(int signo, void (*handler)(int)))(int);就可以看成是signal()函数(它自己是带两个参数,一个为整型,一个为函数指针的函数),而这个signal()函数的返回值也为一个函数指针,这个函数指针指向一个带一个整型参数,并且返回值为void的一个函数.

在写信号处理函数时对于信号处理的函数也是void sig_fun(int signo);这种类型,恰好与上面signal()函数所返回的函数指针所指向的函数是一样的.void ( *signal() )( int );

signal是一个函数, 它返回一个函数指针, 后者所指向的函数接受一个整型参数 且没有返回值, 仔细看, 是不是siganal( int signo, void (*handler)(int) )的第2个参数了,对了,其实他所返回的就是 signal的第2个信号处理函数,指向信号处理函数,就可以执行函数了( signal内部时, signal把信号做为参数传递给handler信号处理函数,接着 signal函数返回指针, 并且又指向信号处理函数, 就开始执行它)

三、子进程的信号处理
    1、通过fork创建的子进程会继承父进程的信号处理方式。
    2、通过vfork+exec创建的子进程不会继承父进程的信号处理方式，会恢复成默认的。
    练习：测试通过vfork+exec创建的子进程是否会继承父进程的信号处理方式。

四、信号的发送与kill命令以及kill函数的一些操作

kill命令是使跟在它后面的进程结束，学习了信号我们知道，它应该是给进程发送了让进程结束的信号才能完成这一功能。

如何给进程发送信号呢。这里就要用到kill函数;

它的原型如下；

int  kill（pid_ pid,int signum）;   返回值含义：成功0 失败-1

                  接受者  信号类型

kill命令发送的是什么信号呢？我们知道让进程结束的信号有SIGINT。

可是kill其实还有kill和kill -9之分。kill不一定能杀死进程，kill -9却能100％杀死进程。这是为什么呢？

难道还有其他信号能使进程结束？

答案是肯定的。

下面用一个简单的程序来实现简单的kill命令

1. #include<stdio.h>
2. #include<signal.h>
3. #include<unistd.h>
4. #include<stdlib.h>
5.  
6.  
7.  
8. int main(int argc,char* argv[])
9. {
10.  
11. if(argc==1)
12. {
13. printf("error cmd!\n");
14. return -1;
15. }
16. int pid=atoi(argv[2]);
17. int sig=atoi(argv[1]);
18. kill(pid,sig);
19. }

atoi函数将命令行中的字符串参数转换成整型，这样才能传递给kill函数！

这个程序最简单的操作是通过进程号杀死一个进程！

四、pause/sleep/alarm函数的一些操作

    #include <unistd.h>
    int pause(void);
    功能：休眠
    
    1、进程调用了pause函数后会进程睡眠状态，直到有信号把它叫醒（不被忽略的信号）。
    2、当信号来临后，先执行信号处理函数，信号处理函数结束后pause再返回。
    3、pause函数要么不返回（一直睡眠），要么返回-1，并且修改errno的值。
    4、从功能上来讲它相当于没有时间限制的sleep函数。
    

    #include <unistd.h>
    unsigned int sleep(unsigned int seconds);
    功能：使用调用的进程睡眠seconds秒
    
    1、调用sleep的进程如果没有睡眠足够的秒数，除非收到信号后才会返回。
    2、sleep的返回值是0，或剩余的睡眠秒数。
    3、相当于有时间限制的pause
    
    int usleep(useconds_t usec);v
    功能：睡眠usec微秒
    
    1秒＝1000毫秒＝1000000微秒。
    它是一种更精确的睡眠函数。
    
   
    #include <unistd.h>
    unsigned int alarm(unsigned int seconds);
    功能：定时一个闹钟信号
    
    1、让内核向调用它的进程，在seconds秒后发送一个SIGALRM信号。
    2、SIGALRM信号的默认处理方式是直接退出。

下面通过一个简单的定时操作来让大家感受一下这几给函数

1. #include<stdlib.h>
2. #include<signal.h>
3.  
4. void sigalrm(int signum)
5. {
6. printf("我接受到了%d\n",signum);
7. }
8.  
9. int main(int argc,char* argv[])
10. {
11. signal(SIGALRM,sigalrm);
12. if(argc<1)
13. {
14. printf("error cmd!\n");
15. return -1;
16. }
17. int sec=atoi(argv[1]);
18. alarm(sec);
19. pause();
20. printf("定时%d秒!\n",sec);
21.  
22. }

此程序通过alarm和pause的配合简单实现了一个定时功能！先让程序休眠，在规定时间后alarm发送一个信号，pause也就结束了

达到了定时的目的！

五、信号集和信号屏蔽
    1、信号集：
        多个信号的集合，sigset_t
        由128个二进制位组成，每个二进制位表示一个信号
        
        int sigemptyset(sigset_t *set);
        功能：清空信号集
        
        int sigfillset(sigset_t *set);
        功能：填满信号信
        
        int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
        功能：向信号集中添加信号
        
        int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
        功能：从信号集中删除信号
        
        int  sigismember(const sigset_t *set, int
       signum);
           功能：测试一个信号集中是否有某个信号
           返回值：有返回1，没有返回0，失败返回-1
    2、屏蔽信号集中的信号
        每个进程都有一个信号掩码(signal mask)，它就是一个信号集，里面包含了进程所屏蔽的信号。
        
        int sigprocmask(int how, const  sigset_t
       *set, sigset_t *oldset);
       功能：设置进程的信号掩码（信号屏蔽码）
       how：修改信号掩码的方式
               SIG_BLOCK：向信号掩码中添加信号
               SIG_UNBLOCK：从信号掩码中删除信号
               SIG_SETMASK：用新的信号集替换旧的信号掩码
       newset：新添加、删除、替换的信号集，也可以为空
       oldset：获取旧的信号掩码
       当newset为空时，就是在备份信号掩码

    当进程执行一些敏感操作时不希望被打扰(原子操作)，此需要向屏蔽信号。
    屏蔽信号的目的不是为了不接收信号，而是延时接收，当处理完要做的事情后，应该把屏蔽的信号还原。
    当信号屏蔽时发生的信号会记录一次，这个信号设置为末决状态，当信号屏蔽结束后，会再发送一次。
    不可靠信号在信号屏蔽期间无论信号发生多少次，信号解除屏蔽后，只发送一次。
    可靠信号在信号屏蔽期间发生的信号会排队记录，在信号解除屏蔽后逐个处理。
    在执行处理函数时，会默认把当前处理的信号屏蔽掉，执行完成后再恢复
    
    int sigpending(sigset_t *set);
    功能：获取末决状态的信号
   

1. #include <stdio.h>
2. #include <unistd.h>
3. #include <signal.h>
4.  
5. // 更新数据
6. void updata(void)
7. {
8. for(int i=0; i<10; i++)
9. {
10. printf("更新第%d条数据...\n",i);
11. sleep(1);
12. }
13. }
14.  
15. void sigint(int signum)
16. {
17. printf("收到信号%d,正在处理...\n",signum);
18. }
19.  
20. int main()
21. {
22. signal(34,sigint);
23. printf("我是进程%d\n",getpid());
24. // 定义信号集
25. sigset_t set,oldset;
26. // 初始化信号集
27. sigemptyset(&set);
28. // 向信号集中添加信号
29. printf("向信号集中添加%d %s\n",34,sigaddset(&set,34)?"失败":"成功");
30. // 设置信号掩码
31. printf("设置信号掩码%s\n",sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oldset)?"失败":"成功");
32.  
33. updata();
34. sigpending(&set);
35. for(int signum=1; signum<65; signum++)
36. {
37. if(sigismember(&oldset,signum))
38. {
39. printf("默认屏蔽的的信号%d\n",signum);
40. }
41. }
42. printf("还原信号掩码%s\n",sigprocmask(SIG_SETMASK,&oldset,NULL)?"失败":"成功");
43. pause();
44. }

这个代码就是一个简单的屏蔽信号的实例，这里就不过多赘述！

总之：信号是一种软中断，是一种处理异步事件的方法。一般来说，操作系统都支持许多信号。尤其是UNIX，比较重要应用程序一般都会处理信号。

UNIX定义了许多信号，比如SIGINT表示中断字符信号，也就是Ctrl+C的信号，SIGBUS表示硬件故障的信号；SIGCHLD表示子进程状态改变信号；SIGKILL表示终止程序运行的信号，等等。信号量编程是UNIX下非常重要的一种技术。