信号相关函数
signal函数
函数作用
- 注册信号捕捉函数
函数原型
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);函数参数
- signum：信号编号
- handler：信号处理函数
kill函数/命令
描述
- 给指定进程发送指定信号
- kill命令：
kill -SIGKILL 进程PID
函数原型
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);函数返回值
- 成功：0；
- 失败：-1，设置errno
函数参数
- sig信号参数：不推荐直接使用数字，应使用宏名，因为不同操作系统信号编号可能不同，但名称一致。
- pid参数：
- pid > 0: 发送信号给指定的进程。
- pid = 0: 发送信号给与调用kill函数进程属于同一进程组的所有进程。
- pid < -1: 取|pid|发给对应进程组。
- pid = -1：发送给进程有权限发送的系统中所有进程。
进程组：每个进程都属于一个进程组，进程组是一个或多个进程集合，他们相互关联，共同完成一个实体任务，每个进程组都有一个进程组长，默认进程组ID与进程组长ID相同。
abort函数raise函数
raise函数
函说描述
- 给当前进程发送指定信号(自己给自己发)
函数原型
#include <signal.h>
int raise(int sig);函数返回值
- 成功：0，失败非0值
函数拓展
raise(signo)==kill(getpid(), signo);
abort函数
函数描述
- 给自己发送异常终止信号 6) SIGABRT，并产生core文件
函数原型
#include <stdlib.h>
void abort(void);函数拓展
abort()==kill(getpid(), SIGABRT);
alarm函数
函数原型
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);函数描述
- 设置定时器(闹钟)。在指定seconds后，内核会给当前进程发送14）SIGALRM信号。进程收到该信号，默认动作终止。每个进程都有且只有唯一的一个定时器。
函数返回值
- 返回0或剩余的秒数，无失败。例如：
常用操作
- 取消定时器alarm(0)，返回旧闹钟余下秒数。
alarm使用的是自然定时法，与进程状态无关，就绪、运行、挂起(阻塞、暂停)、终止、僵尸...无论进程处于何种状态，alarm都计时。
练习题1：编写一个程序测试alarm函数
练习题2：编写程序，测试你的电脑1秒种能数多个数字。
- 使用time命令查看程序执行的时间。程序运行的瓶颈在于IO，优化程序，首选优化IO。
- 实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 损耗时间
损耗的时间主要来来自文件IO操作，IO操作会有用户区到内核区的切换，切换的次数越多越耗时。
setitimer函数
函数原型
#include <sys/time.h>
int getitimer(int which, struct itimerval* curr_value);
int setitimer(int which, const struct itimerval* new_value, struct itimerval* old_value);函数描述
- 设置定时器(闹钟)，可代替alarm函数，精度微秒us，可以实现周期定时。
函数返回值
- 成功：0；
- 失败：-1，设置errno值
函数参数：
which：指定定时方式
- 自然定时：ITIMER_REAL → 14）SIGALRM计算自然时间
- 虚拟空间计时(用户空间)：ITIMER_VIRTUAL → 26）SIGVTALRM 只计算进程占用cpu的时间
- 运行时计时(用户+内核)：ITIMER_PROF → 27）SIGPROF计算占用cpu及执行系统调用的时间
new_value：struct itimerval，负责设定timeout时间。
itimerval.it_value: 设定第一次执行function所延迟的秒数
itimerval.it_interval: 设定以后每几秒执行function
C++struct itimerval { struct timerval it_interval; // 闹钟触发周期 struct timerval it_value; // 闹钟触发时间 }; struct timeval { long tv_sec; // 秒 long tv_usec; // 微秒 };
old_value： 存放旧的timeout值，一般指定为NULL
练习: 使用setitimer实现每隔一秒打印一次hello, world。
信号集相关函数
由于信号集属于内核的一块区域，用户不能直接操作内核空间，为此，内核提供了一些信号集相关的接口函数，使用这些函数用户就可以完成对信号集的相关操作。
信号集是一个能表示多个信号的数据类型，sigset_t set，set即一个信号集。既然是一个集合，就需要对集进行添加、删除等操作。
sigset_t类型的定义在signal.h文件中的第49行处：typedef __sigset_t sigset_t;
__sigset_t的定义在sigset.h文件中的26，27行处:
# define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))
typedef struct{
unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
} __sigset_t;上述变量类型的定义的查找有个小窍门： 可以执行gcc的预处理命令：
gcc -E test.c -o test.i 这样头文件就会展开，可以直接到test.i文件中看到相关变量类型的定义。
信号集相关函数
int sigemptyset(sigset_t *set);
- 函数说明：将某个信号集清0
- 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
int sigfillset(sigset_t *set);
- 函数说明：将某个信号集置1
- 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
- 函数说明：将某个信号加入信号集合中
- 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
- 函数说明：将某信号从信号清出信号集
- 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
- 函数说明：判断某个信号是否在信号集中
- 函数返回值：在：1；不在：0；出错：-1，设置errno
sigprocmask函数
- 函数说明：用来屏蔽信号、解除屏蔽也使用该函数。其本质，读取或修改进程控制块中的信号屏蔽字（阻塞信号集）。
- 特别注意，屏蔽信号只是将信号处理延后执行(延至解除屏蔽)；而忽略表示将信号丢弃处理。
- 函数原型C++
#include <signal.h> /* Prototype for the glibc wrapper function */ int sigprocmask(int how, const sigset_t* set, sigset_t* oldset); /* Prototype for the underlying system call */ int rt_sigprocmask(int how, const kernel_sigset_t* set, kernel_sigset_t* oldset, size_t sigsetsize); /* Prototype for the legacy system call (deprecated) */ int sigprocmask(int how, const old_kernel_sigset_t* set, old_kernel_sigset_t* oldset); - 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
- 函数参数：
- how参数取值：假设当前的信号屏蔽字为mask
- SIG_BLOCK: 当how设置为此值，set表示需要屏蔽的信号。相当于 mask = mask|set
- SIG_UNBLOCK: 当how设置为此，set表示需要解除屏蔽的信号。相当于 mask = mask & ~set
- SIG_SETMASK: 当how设置为此，set表示用于替代原始屏蔽及的新屏蔽集。相当于mask = set若，调用sigprocmask解除了对当前若干个信号的阻塞，则在sigprocmask返回前，至少将其中一个信号递达。
- set：传入参数，是一个自定义信号集合。由参数how来指示如何修改当前信号屏蔽字。
- oldset：传出参数，保存旧的信号屏蔽字。
sigpending函数
- 函数原型：C++
#include <signal.h> int sigpending(sigset_t* set); - 函数说明：读取当前进程的未决信号集
- 函数参数：set传出参数
- 函数返回值：成功：0；失败：-1，设置errno
练习：编写程序，设置阻塞信号集并把所有常规信号的未决状态打印至屏幕。
信号捕捉函数
sigaction函数
函数说明
- 注册一个信号处理函数
函数原型
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction* act, struct sigaction* oldact);函数参数
- signum：捕捉的信号
- act： 传入参数，新的处理方式。
- oldact： 传出参数，旧的处理方式
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);// 信号处理函数
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t*, void*); //信号处理函数
sigset_t sa_mask; //信号处理函数执行期间需要阻塞的信号
int sa_flags; //通常为0，表示使用默认标识
void (*sa_restorer)(void);
};总结
- sa_handler：指定信号捕捉后的处理函数名(即注册函数)。也可赋值为SIG_IGN表忽略 或 SIG_DFL表执行默认动作
- sa_mask: 用来指定在信号处理函数执行期间需要被屏蔽的信号，特别是当某个信号被处理时，它自身会被自动放入进程的信号掩码，因此在信号处理函数执行期间这个信号不会再度发生。注意：仅在处理函数被调用期间屏蔽生效，是临时性设置。
- sa_flags：通常设置为0，使用默认属性。
- sa_restorer：已不再使用
练习：编写程序，使用sigaction函数注册信号捕捉函数，并使用这个程序验证信号是否支持排队。
知识点: 信号处理不支持排队:
- 在XXX信号处理函数执行期间，XXX信号是被阻塞的，如果该信号产生了多次，在XXX信号处理函数结束之后， 该XXX信号只被处理一次.
- 在XXX信号处理函数执行期间,如果阻塞了YYY信号，若YYY信号产生了多次，当XXX信号处理函数结束后，YYY信号只会被处理一次.
内核实现信号捕捉的过程
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，这称为捕捉信号。由于信号处理函数的代码是在用户空间的，处理过程比较复杂，举例如下：
- 用户程序注册了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。
