UNIX環境C語言--信號

1、基本概念
一、中斷：停止、暫停當前正在執行的進程，轉而去執行其餘的任務
　　硬中斷：來自硬件設備的中斷
　　軟中斷：來自其餘程序的中斷

二、信號：信號是一種軟中斷，能夠把他看做是進程與進程、內核與進程通訊的一種方式，它爲進程的異步執行，提供了技術支持

三、常見的信號
　　SIGINT(2) 終端中斷符信號 用戶按中斷鍵(Ctrl+C)，產生此信號，並送至前臺進程組的全部進程 終止
　　SIGQUIT(3) 終端退出符信號 用戶按退出鍵(Ctrl+\)，產生此信號，並送至前臺進程組的全部進程 終止+core
　　SIGABRT(6) 異常終止信號 調用abort函數，產生此信號 終止+core
　　SIGFPE(8) 算術異常信號 表示一個算術運算異常，例如除以0、浮點溢出等 終止+core
　　SIGKILL(9) 終止信號 不能被捕獲或忽略。經常使用於殺死進程 終止
　　SIGSEGV(11) 段錯誤信號 試圖訪問未分配的內存，或向沒有寫權限的內存寫入數據 終止+core
　　SIGALRM(14) 鬧鐘信號 以alarm函數設置的計時器到期，或以setitimer函數設置的間隔時間到期，均產生此信號 終止
　　SIGCHLD(17) 子進程狀態改變信號 在一個進程終止或中止時，將此信號發送給其父進程 忽略
　　SIGCONT(18) 使中止的進程繼續 向處於中止狀態的進程發送此信號，令其繼續運行 繼續/忽略
　　SIGSTOP(19) 中止信號 不能被捕獲或忽略。中止一個進程 中止進程
　　SIGTSTP(20) 終端中止符信號 用戶按中止鍵(Ctrl+Z)，產生此信號，並送至前臺進程組的全部進程 中止進程

四、不可靠的信號（非實時）
　　a、編號小於SIGRGMI(34)的信號都是不可靠的，這些信號是創建在早期的信號機制上的，一個事件的發生可能會產生屢次信號
　　b、不可靠信號不支持排除，在接收信號的時候可能會丟失，若是一個信號發送給進程屢次，它可能只接收到一次，其它的可能就丟失了
　　c、進程在處理這種信號的時候，哪怕設置的信號處理函數，當信號處理函數執行完畢後，會再次恢復成默認的信號處理方式

五、可靠信號（實時）
　　a、位於[SIGRGMI(34),SIGRTMAX(64)]區間的都是可靠信號
　　b、可靠信號支持排隊，不會丟失
　　c、不管是可靠信號仍是不可靠信號都是經過:kill、signal、sigqueue、sigaction進行處理

六、信號的來源
　　硬件來源：
　　　　鍵盤：Ctrl + c、Ctrl + \、Ctrl + z
　　　　驅動：硬件設備被激活、使用、失效
　　　　內存：非法訪問內存
　　軟件來源：
　　　　命令：kill、killall
　　　　函數：kill/raise/alarm/setitimer/

七、信號的處理方式
　　a、忽略
　　b、終止
　　c、終止+core
　　　　core dump 把內存的使用狀況仍出來
　　　　core文件是一種二進制文件，須要一些高度工具才能解析出來（gdb）
　　　　　　一、gcc -g core.c -> 生成帶調試信息的可執行文件
　　　　　　二、運行可執行文件
　　　　　　三、gdb ./a.out core 程序會中止在產生錯誤的位置
　　　　　　ubuntu默認不產生core文件，須要使用命令設置：ulimit -c unlimited
　　d、捕獲並處理

2、信號的捕獲並處理 //signal.c
　　#include <signal.h>

　　typedef void (*sighandler_t)(int);

　　sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
　　功能：向內核註冊一個信號處理函數
　　　　signum：信號的編號，能夠直接寫數字，也可使用系統提供的宏
　　　　handler：信號的處理方式
　　　　　　函數指針
　　　　　　SIG_IGN 忽略信號
　　　　　　SIG_DFL 恢復信號默認的處理方式
　　　　　　返回值：是以前信號的處理方式
　　　　　　函數指針、SIG_IGN、SIG_DFl、SIG_ERR

　　　　一、在有些系統中向內核註冊的信號處理函數只執行一次（在執行前就被恢復成默認的處理方式），若是想持續處理信號，能夠在每次的處理函數結束時再次註冊
　　　　二、SIGKILL、SIGSTOP不能被捕獲也不能被忽略di
　　　　三、普通用戶只能給本身的進程發信號，root用戶能夠給任意進程發送信號

3、子進程的信號處理
　　一、經過fork建立的子進程會繼承父進程的信號處理方式 //fork_signal.c
　　二、經過vfork+exec建立的子進程不會繼承父進程的信號處理方式，會恢復成默認的

4、信號的發送
　　一、鍵盤
　　　　Ctrl+c 終端中斷信號
　　　　Ctrl+z 終端暫停信號，fg命令再次開啓
　　　　Ctrl+\ 終端退出信號
　　二、錯誤產生的信號
　　　　除0
　　　　非法內存訪問
　　　　硬件總線
　　三、命令產生的信號
　　　　kill -信號 進程號
　　　　killall -信號 程序名（殺死全部同名的進程）
　　四、函數產生的信號
　　　　int kill(pid_t pid, int sig);
　　　　功能：向指定的進程發送信號
　　　　　　pid：與waitpid同樣
　　　　　　sig：信號碼
　　　　　　　　0表示空信號，不會向進程發送信號，可是會測試是否能向pid發送信號，這樣能夠檢測一個進程是否存在，返回-1表示進程不存在，errno爲ESRCH
　　　　　　返回值：-1，說明進程不存在

　　　　int raise(int sig);
　　　　功能：向本身發送信號

5、pause
　　#include <unistd.h>
　　int pause(void);
　　功能：休眠

一、進程調用了pause函數後會入睡眠狀態，直到有信號把它叫醒（不被忽略的信號）
二、當信號來臨後，先執行信號處理函數，信號處理函數結束後pause再返回
三、pause函數要麼不返回（一直睡眠），要麼返回-1，而且修改errno的值
四、從功能上來說它至關於沒有時間限制的sleep函數

6、sleep
　　#include <unistd.h>
　　unsigned int sleep(unsigned int seconds);
　　功能：使用調用的進程睡眠seconds秒
一、調用sleep的進程若是沒有睡眠足夠的秒數，除非收到信號纔會返回
二、sleep的返回值是0，或剩餘睡眠的妙數
三、至關於有時間限制的pause

　　int usleep（useconds_t usec）;
　　功能：睡眠usec微秒
　　1秒=1000毫秒=1000000微秒
　　它是一種更精確的睡眠函數

7、alarm
　　#include <unistd.h>
　　unsigned int alarm(unsigned int seconds);
　　功能：定時一個鬧鐘信號
一、讓內核向調用它的進程，在secongds秒後發送一個時鐘信號SIGALRM信號
二、SIGALRM信號的默認處理方式是直接退出


8、信號集和信號屏蔽
一、信號集：
多個信號的集合，sigset_t
由128個二進制位組成，每一個二進制位表示一個信號
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);
功能：清空信號集

int sigfillset(sigset_t *set);
功能：填滿信號集

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
功能：從信號集中添加信號

int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
功能：從信號集中刪除信號

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
功能：測試信號集中是否有某個信號
返回值：有返回1，沒有返回0，失敗返回-1

二、屏蔽信號集中的信號
每一個進程都有一個信號掩碼（signal mask），它就是一個信號集，裏面包含了進程所屏蔽的信號
#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
功能：設置進程的信號掩碼（信號屏蔽碼）
how：修改信號掩碼的方式
SIG_BLOCK：向信號掩碼中添加信號
SIG_UNBLOCK：從信號掩碼中刪除信號
SIG_SETMASK：用新的信號集替舊的信號掩碼
newset：新添加、刪除、替換的信號集，也能夠爲空
oldset：獲取舊的信號掩碼
當newset爲空時，就是在備份信號掩碼

當進程執行一些敏感操做時不但願被打擾(原子操做)，此時須要屏蔽信號
屏蔽信號的目的不是爲了避免接收信號，而是延遲接收，當處理完要作的事情後，應該把屏蔽的信號還原
當信號屏蔽時發生的信號會記錄一次，這個信號設置爲末決狀態，當信號屏蔽結束後，會再發送一次
不可靠信號在信號屏蔽期間不管信號發送多少次，信號解除屏蔽後，只發送一次
可靠信號在信號屏蔽期間發生的信號會排隊記錄，在信號接觸屏蔽後逐個處理
在執行信號處理函數時，會默認把當前處理的信號屏蔽掉，執行完成後再恢復

int sigpending(sigset_t *set);
功能：獲取未決狀態的信號

9、信號處理sigaction
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
功能：設置或獲取信號處理方式
struct sigaction
{
void (*sa_handler)(int); //信號處理函數指針
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信號處理函數指針 須要使用sigqueue發送信號
sigset_t sa_mask; //信號屏蔽碼
int sa_flags;
SA_NOCLDSTOP：忽略SIGCHLD
SA_NODEFER/SA_NOMASK：處理時不屏蔽信號
SA_RESETHAND：處理完信號後，恢復默認處理方式
SA_RESTART：當信號處理函數中斷的系統調用，則重啓
SA_SIGINFO：用sa_sigaction處理信號
void (*sa_restorer)(void);//保留
};

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