Linux信号：信号 信号集 信号集函数

1. 信号的概念

Linux进程间通信的方式之一。信号也称为“软件中断”。

信号特点：

• 简单；
• 携带信息有限；
• 满足特定条件才发送信号；
• 可进行用户空间和内核空间进程的交互；

信号4要素：

（1）编号；（2）名称；（3）事件；（4）默认处理方式。

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2. 信号的编号

kill -l   // 查看信号编号

POSIX信号标准： 

 1~31为常规信号；34~64为实时信号（驱动编程、硬件相关）。

为保证代码可移植性，请使用信号名进行编程。

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Linux常规信号介绍：

编号	信号	事件	默认处理
1	SIGHUP	用户退出shell时，由该shell启动的所有进程会收到SIGHUP信号。	终止进程
2	SIGINT	Ctrl + c 触发该信号，由该终端启动的正在运行的进程会收到SIGINT信号。	终止进程
3	SIGQUIT	Ctrl + \ 触发该信号，由该终端启动的正在运行的进程会收到SIGQUIT信号。	终止进程
4	SIGILL	CPU检测到某些进程执行非法指令。	终止进程并产生core文件
5	SIGTRAP	由断点指令或其他trap指令产生。	终止进程并产生core文件
6	SIGABRT	调用abort函数时产生该信号。	终止进程并产生core文件
7	SIGBUS	非法访问内存地址、内存对齐出错。	终止进程并产生core文件
8	SIGFPE	发生致命运算错误。浮点运算错误、溢出、除数为0等。	终止进程并产生core文件
9	SIGKILL	无条件终止进程。该信号不能被忽略、处理、阻塞。	终止任意进程
10	SIGUSE1	用户定义的信号。程序员可在程序中定义并使用该信号。	终止进程
11	SIGSEGV	进程进行了无效内存访问（段错误）。	终止进程并产生core文件
12	SIGUSR2	用户定义的信号。程序员可在程序中定义并使用该信号。	终止进程
13	SIGPIPE	Broken pipe向一个无读端的管道写数据。	终止进程
14	SIGALRM	定时器超时，超时时间由系统调用alarm设置。	终止进程
15	SIGTERM	终止进程，该信号可被阻塞、终止。通常用来通知程序正常退出。kill命令的缺省选项就是这个信号。	终止进程
16	SIGSTKFLT	Linux早期版本的信号，使用极少。	终止进程
17	SIGCHLD	子进程结束时，父进程会收到该信号。	忽略
18	SIGCONT	使暂停的进程继续运行	继续/忽略
19	SIGSTOP	暂停进程。不能被忽略、处理、阻塞。	暂停进程
20	SIGTSTP	Ctrl + z 触发该信号，暂停与终端交互的进程。	暂停进程
21	SIGTTIN	后台进程读终端控制台	暂停进程
22	SIGTTOU	类似于SIGTTIN，后台进程向终端输出数据时触发	暂停进程
23	SIGURG	socket上有紧急数据时，向当前进程发出该信号	忽略
24	SIGXCPU	进程执行时间超过CPU时间的总量。（不是超过了时间片）	终止进程
25	SIGXFSZ	超过文件最大长度	终止进程
26	SIGVTALRM	虚拟时钟产生的信号，类似于SIGALRM。该信号3计算该进程占用CPU的时间	终止进程
27	SIGPROF	类似于SIGVTALRM，计算进程占用CPU时间 + 系统调用时间	终止进程
28	SIGWINCH	窗口大小变化时触发	忽略
29	SIGIO	向进程发出一个异步IO事件	忽略
30	SIGPWR	关机	终止进程
31	SIGSYS	无效的系统调用	终止进程并产生core文件
31~64	SIGRTMIN~SIGRTMAX	Linux实时信号，无固定含义，可由用户自定义	终止进程

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3. 信号的状态 

（1）产生状态

        a）用户发出信号：

                Ctrl + c ：SIGINT；

                Ctrl + \  ：SIGQUIT；

                Ctrl + z  ：SIGSTOP；

        b）硬件异常：

                除数为0、无效内存访问、溢出等，被硬件检测到通知内核，内核将对应的信号发给相应进程。

        c）软件异常：

                检测到某种软件信号（如定时器alarm），则通知相关进程。

        d）系统调用：

                如kill、raise、abort等系统调用会发出信号。

               注意：接收信号进程与发送信号进程的所有者必须相同，或发送信号进程的所有者是root用户。

        e）kill、killall等会发送信号。

（2）未决状态：信号未被处理。

（3）递达状态：信号被处理了。

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4. 阻塞信号集 & 未决信号集

每个进程的PCB中有两个信号集合：阻塞信号集 & 未决信号集。

两个集合都是用位图表示信号的状态，1表示阻塞或未决。

仅可设置阻塞信号集；未决信号集由内核自动设置。

（1）阻塞信号集：

        将某信号加入该阻塞信号集，该信号将被阻塞；

        若被阻塞期间收到该信号，则不会被处理；

        但在解除阻塞后，阻塞期间收到的那次信号仍然会被处理，相当于滞后处理该信号。

（2）未决信号集：

        某信号产生，未决信号集中描述该信号的状态位被置为1，表示该信号为未决状态；当信号被处理，该信号对应的状态位被置为0。

        信号产生后由于某些原因（主要为被阻塞）不能抵达，这些信号状态为未决状态。

        信号被阻塞期间，一直处于未决状态。

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5. 信号集函数

（1）信号集操作函数

#include<signal.h>int sigemptyset(sigset_t* set);           // 将set信号集置空
int sigfillset(sigset_t* set);            // 将所有信号加入set信号集
int sigaddset(sigset_t* set, int signo);  // 将signo信号加入set信号集
int sigdelset(sigset_t* set, int signo);  // 将signo信号从set信号集移除
int sigismember(const sigset_t* set, int signo); // 判断set信号集中是否存在signo信号/*sigset_t为二进制位图*/

信号集操作函数使用示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>void showSet(sigset_t* set) { // 显示信号集for (int i = 1; i < 32; i++) {if (sigismember(set, i)) {printf("1");} else {printf("0");}}putchar('\n');
}int main(int argc, const char* argv[]) {int i = 0;// 定义信号集sigset_t set;// 清空信号集sigemptyset(&set);puts("sigemptyset后的信号集：");showSet(&set);// 将所有的信号加入信号集sigfillset(&set);puts("sigfillset后的信号集：");showSet(&set);// 将信号1,3从信号集中移除sigdelset(&set, SIGHUP);sigdelset(&set, SIGQUIT);puts("sigdelset后的信号集：");showSet(&set);// 将信号1,3加入信号集sigaddset(&set, SIGHUP);sigaddset(&set, SIGQUIT);puts("sigaddset后的信号集：");showSet(&set);return 0;
}

运行结果：

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 （2）sigprocmask函数

#include<signal.h>int sigprocmask(int how, const sigset_t* set, sigset_t* oldset);
/*
功能：根据how指定的方法对进程的阻塞信号集进行操作。新的阻塞信号集由set指定，原先的阻塞信号集由oldset保存。参数：how：对阻塞信号集的操作方式：SIG_BLOCK：向阻塞信号集中添加set信号集，新的信号集是set与oldset的并集。相当于mask = mask | set;SIG_UNBLOCK：从阻塞信号集中删除set集合。相当于mask = mask & ~set;SIG_SETMASK：将阻塞信号集设置为set。相当于mask = set;set：要操作的信号集地址。若为NULL，则不改变阻塞信号集。仅将当前的阻塞信号集保存到oldset中。oldset：保存原先阻塞信号集的地址。返回值：成功：0失败：-1，失败时错误码只可能是EINVAL，表示参数how不合法。  
*/

sigprocmask示例：

屏蔽SIGINT（Ctrl + C）信号。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>void func0(int signum) {printf("捕捉到信号：%d\n", signum);
}void func1(int signum) {printf("捕捉到信号：%d\n", signum);
}int main(int argc, const char* argv[]) {int ret = -1;// 信号集sigset_t set;sigset_t old;/*注册信号处理函数。*/// SIGINT: Ctrl + c  2号信号signal(SIGINT, func0);/*SIGQUIT: Ctrl + \*/signal(SIGQUIT, func1);/*将SIGINT加入阻塞信号集*/printf("按回车键阻塞信号2 SIGINT.\n");// 只能输入回车，输入一个字符再回车，就相当于输入两个字符；第二个回车被下面的getchar接收。getchar();sigemptyset(&set); // 清空信号集sigaddset(&set, SIGINT); // 将2号信号加入信号集sigemptyset(&old); // 清空信号集ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &old); // 设置阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}printf("2号信号SIGINT屏蔽成功.\n");printf("按下回车键解除2号信号的屏蔽.\n");getchar();/*将阻塞信号集设置为原先的集合*/ret = sigprocmask(SIG_SETMASK, &old, NULL);if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}getchar();return 0;
}

运行结果：

  

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（3）sigpending函数

获取未决信号集

#include<signal.h>int sigpending(sigset_t* set);
/*
功能：获取未决信号集存入set集合
参数：set：存储未决信号集
返回值：成功：0失败：-1
*/

sigpending示例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>int main(int argc, const char* argv[]) {int ret = -1;sigset_t new;sigset_t old;sigset_t set;sigemptyset(&new); // 清空信号集setsigemptyset(&old); // 清空信号集setsigemptyset(&set); // 清空信号集set/*将信号2、3放入信号集*/sigaddset(&new, SIGINT);sigaddset(&new, SIGQUIT);ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &new, &old); // 将信号2、3放入阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}getchar();ret = sigpending(&set); // 获取阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigpending");return 1;}for (int i = 1;i < 32;i++) { // 打印阻塞信号集if (sigismember(&set, i)) {printf("%d ", i);}}putchar('\n');return 0;
}

将信号2、信号3加入阻塞信号集后，按Ctrl + c、Ctrl + \ ，被阻塞，之后解除阻塞会捕捉到信号2、信号3.

运行结果：