Linux进程通信——信号（一）-编程知识

原理

对于 Linux来说，实际信号是软中断，许多重要的程序都需要处理信号。
信号，为 Linux 提供了一种处理异步事件的方法。比如，终端用户输入了ctrl+c来中断程序，会通过信号机制停止一个程序。

概述

信号的名字和编号

每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头，例如“SIGUP（挂起） ”、“SIGINT（中断）、SIGQUIT（退出）”等等。
信号定义在signal.h头文件中，信号名都定义为正整数。
具体的信号名称可以使用kill -l来查看信号的名字以及序号，
信号是从1开始编号的，不存在0号信号。kill对于信号0有特殊的应用。

信号的处理

信号的处理方式有三种，分别是忽略、捕捉和默认动作。

忽略信号

大多数信号可以使用这个方式来处理，但是有两种信号不能被忽略（分别是 SIGKILL和SIGSTOP）。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法，如果忽略了，那么这个进程就变成了没人能管理的的进程，显然是内核设计者不希望看到的场景。

系统自带的忽略宏函数

 signal(SIGINT,SIG_IGN);//将SIGINT信号（ctrl+C、2）忽略

捕捉信号

需要告诉内核，用户希望如何处理某一种信号，说白了就是写一个信号处理函数，然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时，由内核来调用用户自定义的函数，以此来实现某种信号的处理。（ 在main函数外定义一个函数，用signal函数中的参数调用该函数并执行函数中的功能）

系统默认动作

对于每个信号来说，系统都对应由默认的处理动作，当发生了该信号，系统会自动执行。不过，对系统来说，大部分的处理方式都比较粗暴，就是直接杀死该进程。
具体的信号默认动作可以使用man 7 signal来查看系统的具体定义。在此，我就不详细展开了，需要查看的，可以自行查看。也可以参考《UNIX 环境高级编程（第三部）》的 P251——P256中间对于每个信号有详细的说明。

例子如下：

其实对于常用的 kill 命令就是一个发送信号的工具，kill 9 PID 来杀死进程。比如，我在后台运行了一个 a.out 工具，通过 ps 命令可以查看他的 PID，通过 kill 9来发送了一个终止进程的信号来结束了 a.out 进程。如果查看信号编号和名称，可以发现9对应的是 SIGKILL，正是杀死该进程的信号。而以下的执行过程实际也就是执行了9号信号的默认动作——杀死进程。

kill -9 进程PID
kill -SIGKILL 进程PID

可见，两者的执行结果相同。说明kill命令是发送信号的工具。

signal函数

功能

设置某一信号的对应动作

头文件

#include <signal.h>

原型

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

函数解读

第一行是真实处理信号的函数：中断函数的原型中，有一个参数是 int 类型，显然也是信号产生的类型，方便使用一个函数来处理多个信号，即注册函数的第二个参数可以调用信号处理函数并执行其中的功能。

第二行是信号处理注册的函数：

signum	信号的编号，如SIGKILL的编号是9
handler	中断函数的指针，写入后可以调用编写的真实处理信号函数并执行功能

signal()会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。

返回值

成功则返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR(-1)。

代码示例

信号处理函数的注册

signal1.c

#include <stdio.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{printf("get signum is %d\n",signum);printf("not quit\n");switch(signum){case 2:printf("SIGINT\n");break;case 9:printf("SIGKILL\n");break;case 10:printf("SIGUSR1\n");break;}
}int main()
{signal(SIGINT,handler);signal(SIGUSR1,handler);while(1);return 0;
}

代码编译后查看运行a.out工具，通过ps查看其编号

运用kill指令分别对信号进行处理

注：第一种按下crtl+c执行结果相同。

可见调用signal函数后匹配的正确编号后会执行handler中的功能（将函数编号打印出来）。第三个与前两个结果不一样是因为SIGKILL指令无法被忽略，这里的kill -9发出的是指令，由于代码为死循环，若SIGKILL被忽视，则会导致代码无法终止循环，所以一旦SIGKILL指令发出，程序立刻停止（被杀死）。

发送信号处理函数

signal2.c

#include <stdio.h>
#include <signal.h>int main(int argc,char **argv)//由于需要此代码发送指令另一部分代码才会执行，所以需要进行传参，参数为kill参数，格式为./a.out pid signum
{int signum;int pid;signum = atoi(argv[1]);pid = atoi(argv[2]);kill(pid,signum);//调用kill函数，将信号处理编号和工具的pid值输入即可printf("send signal success\n");return 0;
}

先编译signal1.c（上一模块的代码）并运行

调用ps指令查看该程序的信号值

编译运行signal2.c中的代码传参即可运行signal1.c代码中的功能

将signum与pid输入后即可实现signal1.c中的功能，实现信号捕捉处理。

功能与signal2.c一样的代码：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>int main(int argc,char **argv)
{int signum;int pid;char cmd[128] = {0};signum = atoi(argv[1]);pid = atoi(argv[2]);sprintf(cmd,"kill -%d %d",pid,signum);//cmd的指令格式为“”里的格式，即调用kill指令system(cmd);//调用cmd指令printf("send signal success\n");return 0;
}

注：
1、atoi (表示 ascii to integer)是把字符串转换成整型数的一个函数。
2、sprintf指的是字符串格式化命令，函数原型为

 int sprintf(char *string, char *format [,argument,…]);

主要功能是把格式化的数据写入某个字符串中，即发送格式化输出到 string 所指向的字符串。

信号忽略函数的补充

代码展示

#include<stdio.h>
#include <signal.h>
void handler(int signum)
{printf("get signum=%d\n",signum);switch(signum){case 2:printf("SIGINT\n");break;case 10:printf("SIGUSR1\n");break;}
}
int main()
{signal(SIGINT,SIG_IGN);//将SIGINT信号（ctrl+C、2）忽略signal(SIGUSR1,SIG_IGN);//将SIGUSR1信号（10）忽略while(1);return 0;
}