信号初解

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麋璐 2022-11-20 21:52:20 博主文章分类：Linux ©著作权

文章标签 信号 文章分类 C/C++ 后端开发

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今天为大家带来的是我学习完Linux中信号章节的相关知识，主要内容有：信号的概念，信号的产生，注册，注销，处理和阻塞，并且还有应用等知识点。本次使用的编程语言为C语言，使用的操作系统为Linux操作系统。

信号的概念

信号：是一种软件中断，也是一种时间的通知机制。通知进程发生了某件事，打断进程当前的操作，然后去处理这件事。

上述的解释可能有点模糊，我们可以这样理解：当我们的电脑运行一个程序时，我们点击关闭程序，我们“点击关闭”的动作就是向电脑发送一个信号，那个信号就是“关闭程序”。

接下来我们来看看信号的种类，打开我们的Linux，输入代码即可看到全部种类的信号，共62种：

Kill -l//查看全部信号指令

信号初解_信号

其中，用红色圈出的信号为非可靠信号，即非实时信号；没有圈出的则是可靠信号，即实时信号，其中的区别我会在注册中给出说明。这些信号的左右我们可以通过代码找到解释：

man 7 signal//信号解释

一个信号的生命周期为：产生，注册，注销和处理，另外还有特殊的阻塞状态，下面我们就来一一刨析每个信号的每个阶段到底经历了什么。

产生

信号的产生可分为两类：硬件产生和软件产生。

硬件产生包括：

CTRL+C（从键盘中输入SIGINT信号，中断进程）

CTRL+Z（从键盘中输入SIGTSTP信号，停止进程运行）

CTRL+\（从键盘中输入SIGQUIT信号，使进程退出）

软件产生：就是通过kill -signum pid命令对指定进程发送信号，还可以通过kill()，raise()，abort()，alarm()函数对进程发送信号，感兴趣的hxd可以自己查阅这些函数的功能。

这里我们要说下kill命令，本质使默认给进程发送一个终止信号，进程接收到信号后，进行处理，处理结果就是退出。但是有三种情况，kill命令不能退出信号：1.僵尸进程，我们无法杀死已经死去的进程。2.进程处于停止状态，对发送的信号不做处理。3.信号可能被阻塞或被自定义处理。

注册

信号的注册，主要是为了让进程知道自己接收了某种信号，本质就是在进程pcb种做出相应位置的标记。下面我们来详细说明并解释非可靠信号和可靠信号的区别。

进程中的pcb中有一个sigpending（未决信号集），即位图，会标记出进程接收到了某个信号，其次还有一个sugqueue链表，会添加一个信号的信息节点。当有一个信号被进程接收时，位图会在相应的位置置1，并在链表中添加节点。这就是信号注册的本质。（未决信号：还没有被处理的信号）

信号初解_信号_02

其次就是可靠信号，当有可靠信号注册时，如果没有信号注册，位图置1，并添加节点；如果有节点注册，直接添加信号节点即可。

对于非可靠信号，当有信号没有被注册时，位图置1，并添加节点；如果有节点被注册时，直接丢弃该信号。

这就是可靠和非可靠的区别，即是否丢失数据。

举个例子，当我们是一个进程睡眠30秒，我们使用kill命令，系统会直接发送信号打断休眠，去处理kill信号—退出；而当我们使用CTRL+Z进入停止状态，再使用kill命令，此时出现的情况为1.信号以被注册，只是没有被处理2.一旦解除阻塞，则信号直接被处理，杀死进程。

注销

信号注销，也就是消除信号在未决信号集中的痕迹，防止系统重复处理。注销也分为两类：可靠信号的处理和非可靠信号的处理。

非可靠信号的注销：由于位图中每种非可靠信号只能有一个，所以非可靠信号的处理为删除信号节点，将位图置0。

可靠信号的注销：删除信号节点，并判断是否有相同节点存在，若没有则位图置0。

处理

信号的处理：调用信号的事件处理函数。总共分为三大类：

1.默认处理：系统中已经预定义好的处理方式

2.忽略处理：空的处理方式

3.自定义处理：程序员自定义的一个处理方式，替换原有的处理方式

我们这里说明下忽略处理和自定义处理。

忽略处理最典型的就是SIGCHLD信号，当子进程推出后，默认给父进程的就是SIGCHLD信号，父进程接收信号后，就会忽略子进程的退出，从而导致僵尸进程的产生。

下面我们来演示自定义进程如何书写：

首先介绍接口：

信号初解_信号_03

接下来我们来实现代码：

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
void sigcb(int n)//handler函数的格式
{
  printf("n:%d\n",n);
}
int main()
{
  signal(SIGINT,sigcb);//替换中断信号 
  while(1)
  {
    printf("hello world!\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

当我们CTRL+C退出时，就会出现程序替换，进程不退出。

信号初解_信号_04

阻塞

阻塞，是进程的一种状态，该状态可以使进程接收到的数据不被处理，但是信号依旧可以被注册。

进程pcb中有个block阻塞信号集合，如果有信号被阻塞就会添加到block阻塞集合中，当处理信号时，就不会处理该信号。

信号初解_信号_05

下面我们就来实现阻塞状态下进程接收信号的过程，该过程不太好直观体现，所以我们使用上述signal函数，进行信号替换，让大家可以直观看出问题。

首先来介绍下接口：

信号初解_信号_06

下来我们开始写代码：

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

void sigcb(int n)//替换的函数handler
{
  printf("recv signal:%d\n",n);
}
int main()
{
  signal(SIGINT,sigcb);
  signal(SIGRTMIN+5,sigcb);
  
  sigset_t set,old;//定义两信号集合
  
  sigemptyset(&set);//清空定义的信号集合
  sigemptyset(&old);
  sigfillset(&set);//将所有信号填充到set中

  sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&old);//将set中的信号阻塞
  printf("按回车，继续运行！！！\n");
  getchar();
  sigprocmask(SIG_SETMASK,&old,NULL);//将原先的进程状态替换
  while(1)
  {
    sleep(1);
  }
  return 0;
}