一篇文章彻底搞定信号！-一篇完整的文章英语

1.信号是什么？

信号其实就是一个软件中断。

例：

输入命令，在Shell下启动一个前台进程。

用户按下Ctrl-C，键盘输入产生一个硬件中断。

如果CPU当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行， CPU从用户态切换到内核态处理硬件中断。

终端驱动程序将Ctrl-C解释成一个SIGINT信号，记在该进程的PCB中（也可以说发送了一个SIGINT信号给该进程）。

当某个时刻要从内核返回到该进程的用户空间代码继续执行之前，首先处理PCB中记录的信号，发现有一个SIGINT信号待处理，而这个信号的默认处理动作是终止进程，所以直接终止进程而不再返回它的用户空间代码执行。

在这个例子中，由ctrl+c产生的硬件中断就是一个信号。Ctrl+C产生的信号只能发送给前台进程，命令后加&就可放到后台运行。Shell可同时运行一个前台进程和任意多个后台进程，只有前台进程才能接受到像CTRL+C这种控制键产生的信号。

2.信号的种类

使用命令查看：

kill-l

非可靠信号：1~31号信号，信号可能会丢失可靠信号：34~64号信号，信号不可能丢失

SIGHUP：1号信号，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制终端上挂起信号，或让进程结束），ation：term

SIGINT：2号信号，Interrupt from keyboard（键盘输入中断，ctrl + c ），action：term

SIGQUIT：3号信号，Quit from keyboard（键盘输入退出，ctrl+ | ），action：core，产生core dump文件

SIGABRT：6号信号，Abort signal from abort(3)（非正常终止，double free），action：core

SIGKILL：9号信号，Kill signal（杀死进程信号），action：term，该信号不能被阻塞、忽略、自定义处理

SIGSEGV：11号信号，Invalid memory reference（无效的内存引用，解引用空指针、内存越界访问），action：core

SIGPIPE：13号信号，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 写入无人读取的管道，会导致管道破裂），action：term

SIGCHLD：17号信号，Child stopped or terminated（子进程发送给父进程的信号，但该信号为忽略处理的）

SIGSTOP：19号信号，Stop process（停止进程），action：stop

SIGTSTP：20号信号，Stop typed at terminal（终端上发出的停止信号，ctrl + z），action：stop

具体的信号采取的动作和详细信息可查看：man 7 signal

3.信号的产生

3.1硬件产生

硬件产生即通过终端按键产生的信号：

ctrl + c：SIGINT(2)，发送给前台进程，& 进程放到后台运行，fg 把刚刚放到后台的进程，再放到前台来运行

ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定场景

ctrl + | ：SIGQUIT(3)，产生core dump文件

产生core dump文件的条件：

当前OS一定不要限制coredump文件的大小，ulimit-a 磁盘空间要足够 如何产生： 3.1解引用空指针，收到11号信号，产生coredump文件 3.2内存访问越界，程序一旦崩溃，就会收到11号信号，也就会产生coredump文件 3.3 double free，收到6号信号，并产生core dump。 3.4free（NULL），不会崩溃

3.2软件产生

软件产生即调用系统函数向进程发信号

kill函数

#include #include intkill(pid_tpid,intsig); 参数解释： pid：进程号 sig：要发送的信号值 返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置错误

kill命令：kill -[信号] pid，

abort：void abort(void);，收到6号信号，谁调用该函数，谁就收到信号

alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14号信号，告诉内核在seconds秒后给进程发送SIGALRM信号，该信号默认处理动作为终止当前进程。

4.信号的注册

信号注册又分为可靠信号的注册和非可靠信号的注册。信号注册实际上是一个位图和一个sigqueue队列。

4.1非可靠信号的注册

当进程收到非可靠信号时：

将非可靠信号对应的比特位置为1

添加sigqueue节点到sigqueue队列当中，但是，在添加sigqueue节点的时候，队列当中已然有了该信号的sigqueue节点，则不添加

4.2可靠信号的注册

当进程所受到可靠信号时：

在sig位图中更改信号对应的比特位为1不论之前sigqueue队列中是否存在该信号的sigqueue节点，都再次添加sigqueue节点到sigqueue队列当中去

5.信号的注销

5.1非可靠信号的注销

信号对应的比特位从1置为0将该信号的sigqueue节点从sigqueue队列当中进行出队操作

5.2可靠信号的注销

将该信号的sigqueue节点从sigqueue队列当中进行出队操作需要判断sigqueue队列当中是否还有相同的sigqueue节点：①没有了：信号比特位从1置为0②还有：不会更改sig位图中的比特位

6.信号阻塞

6.1信号是怎样阻塞的？

信号的阻塞，并不会干扰信号的注册。信号能注册，但不能被立即处理，将block位图中对应的信号比特位置为1，表示阻塞该信号进程收到该信号，还是一如既往的注册当进程进入到内核空间，准备返回用户空间的时候，调用do_signal函数，就不会立即去处理该信号了当该信号不被阻塞后，就可以进行处理了

6.2sigprocmask

函数原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);参数解释：

how，该做什么样的操作 SIG_BLOCK：设置信号为阻塞 SIG_UNBLOCK：解除信号阻塞 SIG_SETMASK：替换阻塞位图 set：用来设置阻塞位图 SIG_BLOCK：设置某个信号为阻塞，block（new）=block（old）|set SIG_UNBLOCK：解除某个信号阻塞，block（new）=block（old）&（~set） SIG_SETMASK：替换阻塞位图，block（new）=set oldset：原来的阻塞位图

例：下述例子，信号全部被阻塞，采用kill -9，将该进程结束掉

#include #include #include voidsigncallback(intsignumber) { printf(“changethesignal%d “,signumber); } intmain() { sigset_tset; sigset_toldset; sigfillset(&set);//所有比特位全置为1，则信号全部会被阻塞 sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset); while(1) { sleep(1); } return0; }

结果：此时发送信号是不会有作用的，采用kill -9强杀掉

7.信号未决

7.1 未决概念

实际执行信号的处理动作称为信号递达（Delivery），信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决（Pending）。进程可以选择阻塞（Block）某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是、在递达之后可选的一种处理动作。

7.2 sigpending

函数原型：int sigpending(sigset_t *set);读取当前进程的未决信号集，通过set参数传出。调用成功返回0，出错返回-1.

例：

#include #include #include voidsignalcallback(intsignumber) { printf(“changsignumber%d “,signumber); } voidprintsigset(sigset_t*set) { inti=0; for(;i< 32;i++)   {     if(sigismember(set,i))     {       putchar(1);     }     else{       putchar(0);     }   } } int main() {   signal(2,signalcallback);   signal(10,signalcallback);   sigset_t set;   sigset_t oldset;   sigset_t pending;   sigfillset(&set);//所有比特位全部置为1，则信号会全部被阻塞   sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);   while(1)   {     sigpending(&pending);     printsigset(&pending);     sleep(1);   }   return 0; }

结果：

8.信号的处理方式

每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。

在上述例子中：

SIGHUP信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。

SIGINT信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。

SIGQUIT信号未产生过，一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数sighandler。

8.1signal函数

该函数可以更改信号的处理动作。

typedefvoid(*sighandler_t)(int); sighandler_tsignal(intsignum,sighandler_thandler); 参数解释： signum：更改的信号值 handler：函数指针，要更改的动作是什么

实际上，该函数内部也调用了sigaction函数。

8.2sigaction函数

读取和修改与指定信号相关联的处理动作。

intsigaction(intsignum,conststructsigaction*act,structsigaction*oldact);

参数解释：

signum：待更改的信号值

struct sigaction结构体：

void(*sa_handler)(int);//函数指针，保存了内核对信号的处理方式 void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);// sigset_tsa_mask;//保存的是当进程在处理信号的时候，收到的信号 intsa_flags;//SA_SIGINFO，OS在处理信号的时候，调用的就是sa_sigaction函数指针当中 //保存的值0，在处理信号的时候，调用sa_handler保存的函数 void(*sa_restorer)(void);

例：

#include #include #include voidsigncallback(intsignumber) { printf(“changesignumber%d “,signumber); } intmain() { structsigactionact;//act为入参 sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags=0; act.sa_handler=signcallback; structsigactionoldact;//oldact为出参 sigaction(3,&act,&oldact); while(1) { sleep(1); } return0; }

结果：

8.3 自定义信号处理的流程

task_struct结构体中有一个struct sighand_struct结构体。

struct sighand_struct结构体有一个struct k_sigaction action[_NSIG]结构体数组。

该数组中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信号的处理方式，通过改变其指向，可以实现我们对自定义信号的处理。

9.信号的捕捉

9.1信号捕捉的条件

如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这就称为信号捕捉。

9.2信号捕捉流程

内核态返回用户态会调用do_signal函数，两种情况：

无信号：sys_return函数，返回用户态

有信号：先处理信号，信号返回，再调用do_signal函数例：

程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。

当前正在执行main函数，这时发生中断或异常切换到内核态。

在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。

内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行，而是执行sighandler函数， sighandler和main函数使用不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程。

sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。

如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行了。

10.常用信号集操作函数

intsigemptyset(sigset_t*set);：//将比特位图全置为0 intsigfillset(sigset_t*set);//将比特位图全置为1 intsigaddset(sigset_t*set,intsignum);//将该set位图，多少号信号置为1 intsigdelset(sigset_t*set,intsignum);//将该set位图，多少号信号置为0 intsigismember(constsigset_t*set,intsignum);//信号signum是否是set位图中的信号

11.SIGCHLD信号

该信号是子进程在结束是发送给父进程的信号，但是该信号的处理方式是默认处理的。父进程对子进程发送过来的SIGCHLD信号进行了忽略处理，就会导致子进程成为僵尸进程。

可以自定义该信号的处理方式：

#include #include #include #include #include #include voidsigncallback(intsignumber) { printf(“changesignal%d “,signumber); wait(NULL); } intmain() { signal(17,signcallback); pid_tpid=fork(); if(pid< 0)   {     perror(“fork”);     return -1;   }   else if(pid == 0)   {     printf(“I am child “);     sleep(1);     exit(12);   }   else{     while(1)     {       sleep(1);     }   }   return 0; }

指令查看后台：ps aux | grep ./fork

审核编辑：汤梓红