信号(SIG)

1. 基本概念

Linux系统中的信号是操作系统内核用来通知进程状态改变的一种机制。信号可以用来通知进程接收到了某个事件，例如：一个子进程已经终止、按下了终端的中断键（CTRL+C）等等。Linux系统中包含了多种不同类型的信号，每种信号都有它自己的作用和用途。

进程可以通过设置信号处理器（signal handler）来捕获特定的信号，并对信号进行响应。例如，当进程接收到SIGINT（中断信号）时，可以设置信号处理器来终止进程。

总的来说，Linux系统中的信号是一种非常强大且重要的机制，可以用来在进程间传递信息，控制进程的行为，以及响应系统事件。

2. 信号详细介绍

信号	值	缺省动作	备注
SIGHUP	1	终止	控制终端被关闭时产生
SIGINT	2	终止	从键盘按键产生的中断信号（比如Ctrl+C)
SIGQUIT	3	终止并产生转储文件	从键盘按键产生的退出信号（比如Ctrl+\)
SIGILL	4	终止并产生转储文件	执行非法指令时产生
SIGTRAP	5	终止并产生转储文件	遇到进程断点时产生
SIGABRT	6	终止并产生转储文件	调用系统函数 abort()是产生
SIGBUS	7	终止并产生转储文件	总线错误时产生
SIGFPE	8	终止并产生转储文件	处理器出现浮点运算错误时产生
SIGKILL	9	终止	系统杀戮信号
SIGUSR1	10	终止	用户自定义信号
SIGSEGV	11	终止并产生转储文件	访问非法内存时产生
SIGUSR2	12	终止	用户自定义信号
SIGPIPE	13	终止	向无读者的管道输入数据时产生
SIGALRM	14	终止	定时器到点儿时产生
SIGTERM	15	终止	系统终止信号
SIGSTKFLT	16	终止	已废弃
SIGCHLD	17	忽略	子进程暂停或终止时产生
SIGCONT	18	恢复运行	系统恢复运行信号
SIGSTOP	19	暂停	系统暂停信号
SIGTSTP	20	暂停	由控制终端发起的暂停信号
SIGTTIN	21	暂停	后台进程发起输入请求时控制终端产生该信号
SIGTTOU	22	暂停	后台进程发起输入请求时控制终端产生该信号
SIGURG	23	忽略	套接字上出现紧急数据是产生
SIGXCPU	24	终止并产生转储文件	处理器占用时间超出限制值时产生
SIGXFSZ	25	终止并产生转储文件	文件尺寸超出限制值时产生
SIGVTALRM	26	终止	由虚拟定时器产生
SIGPROF	27	终止	profiling 定时器到点儿时产生
SIGWINCH	28	忽略	窗口大小变更时产生
SIGIO	29	终止	I/O变得可用时产生
SIGPWR	30	终止	启动失败时产生
SIGUNUSED	31	终止并产生转储文件	同SIGSYs

对以上信号，需要着重注意的是:

1. 上表中罗列出来的信号的“值”，在x86、PowerPC和 ARM平台下是有效的，但是别的平台的信号值也许跟这个表的不一致。
2. “备注”中注明的事件发生时会产生相应的信号，但并不是说该信号的产生就一定发生了这个事件。事实上，任何进程都可以使用函数 kill()来产生任何信号。
3. 信号SIGKILL 和SIGSTOP是两个特殊的信号，他们不能被忽略、阻塞或捕捉，只能按缺省动作来响应。换句话说，除了这两个信号之外的其他信号,接收信号的目标进程按照如下顺序来做出反应:
   • A) 如果该信号被阻塞，那么将该信号挂起，不对其做任何处理，等到解除对其阻塞为止。否则进入B。
   • B) 如果该信号被捕捉，那么进一步判断捕捉的类型:
     • B1)如果设置了响应函数，那么执行该响应函数。
     • B2)如果设置为忽略，那么直接丢弃该信号。
     • 否则进入C。
   • C) 执行该信号的缺省动作

3. 相关API

3.1 发送信号

kill() 是 Linux 系统中的一个函数，用于向指定的进程或进程组发送信号。该函数的原型如下：

int kill(pid_t pid, int sig);

该函数接受两个参数：

• pid：要发送信号的进程的 ID。如果 pid 为负数，则信号将发送给进程组 -pid 的所有成员。
• sig：要发送的信号的编号。

如果函数执行成功，则返回 0。如果指定的进程不存在，则返回 -1。

该函数可用于向指定的进程发送信号，以终止该进程或发送其他信号来控制进程的行为。例如，可以使用 SIGTERM 信号来发送终止命令，或者使用 SIGSTOP 信号来暂停进程。

3.2 捕捉信号

signal() 是 Linux 系统中的一个函数，用于设置信号处理器。该函数的原型如下：

void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);

该函数接受两个参数：

• sig：要设置处理器的信号的编号。
• func：要设置的处理器函数。

该函数返回当前设置的信号处理器。

该函数可用于设置指定信号的处理器函数。当进程收到该信号时，将调用该处理器函数。这样，就可以在进程收到信号时采取某些特定的行动，比如终止进程、暂停进程等。例如，可以使用 signal() 函数来设置 SIGINT 信号的处理器，以便在进程收到该信号时终止进程。

这个函数一般是跟 kill() 配套使用的，目标进程必须先使用 signal() 来为某个信号设置一个响应函数，或者设置忽略某个信号，才能改变信号的缺省行为，这个过程称为“信号的捕捉”。注意，对一个信号的“捕捉”可以重复进行，signal() 函数将会返回前一次设置的信号响应函数指针。对于所谓的信号响应函数的接口，规定必须是: void(*)(int)。

3.3 给自己发送信号

raise() 是 Linux 系统中的一个函数，用于向当前进程发送信号。该函数的原型如下：

int raise(int sig);

该函数接受一个参数：

• sig：要发送的信号的编号。

如果函数执行成功，则返回 0。否则，返回一个非 0 值。

该函数用于向当前进程发送指定的信号。这样，就可以通过程序代码自行发送信号，控制进程的行为。例如，可以使用 raise() 函数发送 SIGSTOP 信号，以暂停当前进程。

3.4 挂起进程

pause() 是 Linux 系统中的一个函数，用于暂停当前进程的执行。该函数的原型如下：

int pause(void);

该函数没有任何参数。

当调用 pause() 函数时，当前进程将暂停执行，直到收到一个信号为止。如果收到的信号有一个处理器被安装，则该处理器函数将被调用。否则，如果该信号有默认的处理行为，则该处理行为将被执行。例如，如果收到 SIGINT 信号，则该信号的默认处理行为是终止进程，因此当前进程将被终止。

如果在调用 pause() 函数期间没有收到信号，则该函数将永远阻塞，不会返回。如果收到了信号，则该函数将立即返回。

3.5 信号集操作函数簇

• sigemptyset():将信号集清空。
• sigfillset( ):将所有信号添加到信号集中。
• sigaddset():将指定的一个信号添加到信号集中。
• sigdelset( ):将指定的一个信号从信号集中剔除。
• sigismember():判断一个指定的信号是否被信号集包含。

函数原型为：

int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
int sigismember(const sigset_t *set,int signum);

这些函数参数为：

set: 信号集

signum: 要添加，或者剔除，或者判断的信号

这些函数成功：sigismember() 返回1，其余函数返回0。失败 sigismember() 返回0，其余函数返回-1

3.6 阻塞或解除阻塞信号

sigprocmask() 是 Linux 系统中的一个函数，用于操作进程的信号屏蔽字。该函数的原型如下：

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

该函数接受三个参数：

• how：指定如何改变屏蔽字的值。可能的值包括：
  • SIG_BLOCK：将 set 中指定的信号加入到当前进程的信号屏蔽字中。
  • SIG_UNBLOCK：从当前进程的信号屏蔽字中删除 set 中指定的信号。
  • SIG_SETMASK：用 set 中指定的信号替换当前进程的信号屏蔽字。
• set：指向信号集的指针，包含要改变屏蔽字的信号。
• oldset：指向信号集的指针，用于存储原始的信号屏蔽字。

如果函数执行成功，则返回 0。否则，返回一个非 0 值。

该函数用于操作进程的信号屏蔽字，以控制哪些信号会被阻塞。例如，可以使用 sigprocmask() 函数将 SIGINT 信号加入屏蔽字，以防止该信号中断当前进程的执行。

3.7 发送信号并携带一些数据

int sigqueue() 是 Linux 系统中的一个函数，用于向指定的进程发送信号，并带有一个数据值。该函数的原型如下：

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

该函数接受三个参数：

• pid：要发送信号的进程的 ID。
• sig：要发送的信号的编号。
• value：要发送的数据值。

如果函数执行成功，则返回 0。否则，返回一个非 0 值。

该函数用于向指定的进程发送信号，并带有一个数据值。当收到信号的进程的信号处理器被调用时，还可以访问该数据值。这样，就可以通过信号传递数据值，控制进程的行为。例如，可以使用 sigqueue() 函数向某个进程发送 SIGUSR1 信号，并带有一个整型数据值，用于指示某个特定的操作。

• 信号所携带数据联合体为：

union sigval{
    int sigval_int;
    void *sigval_prt;
}

3.8 捕捉信号并获取数据

`sigaction() 是 Linux 系统中的一个函数，用于控制信号处理器。该函数的原型如下：

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

该函数接受三个参数：

• signum：要设置处理器的信号的编号。
• act：指向一个 struct sigaction 结构的指针，用于指定新的信号处理器。
• oldact：指向一个 struct sigaction 结构的指针，用于存储原来的信号处理器。

如果函数执行成功，则返回 0。否则，返回一个非 0 值。

sigaction() 函数用于控制信号处理器。它可以设置或更改信号处理器，也可以查询当前的信号处理器。与 signal() 函数不同，sigaction() 函数提供了更多的选项，可以更精细地控制信号处理器的行为。例如，可以使用 sigaction() 函数设置 SIGINT 信号的处理器，以便在进程收到该信号时执行相应的操作。

4. 信号使用的示例代码

4.1 发送信号

//给指定进程发信号
//   ./p1  xxxpid  1  
int main(int argc, char *argv[])
{
	kill(atoi(argv[1]), atoi(argv[2]));

	return 0;
}

4.2 信号集使用示例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

//标准信号响应函数
void f(int sig)
{
	printf("sig = %d\n", sig);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("我的进程号是： %d\n", getpid());
	
	//1. 缺省
	//什么都不做
	// signal(SIGINT, SIG_DFL);

	// 2. 忽略
	// signal(SIGINT, SIG_IGN);
	// signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
	// signal(SIGKILL, SIG_IGN);	//9号不可以被忽略
	// signal(SIGSTOP, SIG_IGN);	//19号不可以被忽略
	
	// 3. 响应
	// signal(SIGINT, f);
	// signal(SIGQUIT, f);
	
	// 4. 阻塞
	sigset_t set;	//定义一个信号集
	sigemptyset(&set);	//将信号集清空
	sigaddset(&set, 2);	//将2号信号添加到信号集
	sigaddset(&set, 9);	//将2号信号添加到信号集
	
	//阻塞信号集中的信号，阻塞只是暂时不响应，当解除阻塞之后就可以响应了
	sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
	
	// sigemptyset(&set);	//将信号集清空
	// sigaddset(&set, 3);	//将2号信号添加到信号集
	
	// SIG_BLOCK:在原有信号阻塞的基础上，再把集合中的信号添加阻塞
	//阻塞信号集中的信号，阻塞只是暂时不响应，当解除阻塞之后就可以响应了
	// sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
	// SIG_SETMASK:用set集中的信号替换原来被阻塞的信号
	// sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);
	
	// int t = 5;
	// while(t)
	// {
		// printf("%d秒\n", t--);
		// sleep(1);
	// }
	
	
	//把信号集中所有信号解除阻塞，当阻塞接触之后信号可以被响应
	// sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
	
	// 自己给自己发送一个信号
	// raise(3);
	
	//等待任意一个信号
	pause();
	
	// while(1)
	// {}
	
	return 0;
}

4.3 信号响应示例

//标准的信号响应函数		   
void f(int sig)
{
	printf("信号[%d]已响应\n", sig);
}

//拓展的信号响应函数
void act_f(int sig, siginfo_t *info, void *ptr)
{
	// printf("信号[%d]已响应, 所携带的数据是: %d\n", sig, info->si_int);
	printf("信号[%d]已响应, 所携带的数据是: %s\n", sig, (char *)info->si_ptr);
}
		   
int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("我的进程号是:[%d]\n", getpid());
	
	sigset_t set;
	sigemptyset(&set);
	sigaddset(&set, SIGINT);
	
	struct sigaction act;
	act.sa_handler = f;	//标准响应函数
	act.sa_sigaction = act_f;	//拓展响应函数
	act.sa_mask = set;	//临时阻塞的信号
	act.sa_flags |= SA_SIGINFO;		//设置使用信号拓展响应函数
	
	// signal(SIGINT, f);
	sigaction(SIGINT, &act, NULL);

	while(1);

	return 0;
}

4.4 发送信号并携带数据示例

//argv[1]: 表示要接收信号的进程号
//argv[2]: 表示要发送的信号

int main(int argc, char *argv[])
{
	// union sigval value;
	// value.sival_int = 100;
	
	value.sival_ptr = calloc(1, 1024);
	strcpy(value.sival_ptr, "hello");
	
	sigqueue(atoi(argv[1]), atoi(argv[2]), value);
	printf("信号已发送\n");

	return 0;
}