Linux信号处理api介绍

信号处理 signal和signaction函数,signal是最原始的API,提供的接口比sigaction简单。而sigaction提供了signal不具备的功能,首选sigaction函数作为信号处理器。 signal的函数原型是:

#include <signal.h>
void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int);

而在头文件里看到的定义是:

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

signal函数的返回值是个函数指针:void (*handler)(int) 信号处理的回调函数是类似这个形式

void handle(int sig) 
{
// do you self.. 
}

发送信号

#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);

pid参数的解释:
1、如果pid大于0,那么会发送信号给由pid指定的进程
2、如果pid等于0,那么会发送信号给与调用进程同组的每个进程,包括调用进程自身
3、如果pid小于-1,那么会向组id等于该pid的绝对值的进程组内所有下属进程发送信号。
4、如果pid等于-1,那么信号的发送范围是:调用进程有权将信号发往每个目标进程,除去init和调用进程自身。

如果是特权进程发起这一调用,那么会发送信号给系统中的所有进程,除了init和自身进程以外。这个信号发送方式也称为广播信号。
如果没有进程与pid匹配,那么kill会调用失败,同时讲errno置于ESRCH kill系统调用若将参数sig指定为0,则无信号发送,kill只会去执行错误检查,查看是否可以向目标进程发送信号,也就是说,可以检查pid指定的进程是否存在。若调用失败,且errno为EPERM(进程存在,但无权向此进程发送信号)或调用成功,那就表示此进程存在。

检查进程的存在还可以通过以下3种方式:
1、是用wait系统调用,这个仅适合监控调用者的子进程
2、信号量与排他文件锁
3、管道和fifo之类的ipc通道
4、/proc/PID接口,可以使用stat之类的系统调用检查。

#include <signal.h>
int raise(int sig);

这个系统调用相当于kill(getpid(), sig);
在支持多线程的系统会将raise(sig)实现为:
pthread_kill(pthread_self(), sig);

 
#include <signal.h>
int killpg(pid_t pgrp, int sig);

killpg调用相当于kill(-pgrp, sig);

显示信号描述

 
#include <signal.h> 
extern const char * const sys_siglist[]; 
extern const char * const sys_signame[]; 

#include <string.h> 
char *strsignal(int sig); 

像sys_siglist[SIGPIPE]是获取对SIGPIPE信号的描述

strsignal函数对sig参数进行了边界检查,然后返回指针,指向对该信号的可打印描述字符串,或者是当信号编号无效时指向错误字符串。

#include <signal.h>
void psignal(int sig, const char* msg); 

psignal函数为msg参数所给定的字符串,后面跟有一个冒号,随后是对应于sig的信号描述。
strsignal函数和psignal函数一样,对本地设置敏感(描述会使用本地语言)。
(psignal,strsignal,sys_siglist在susv3未列入标准,在svsv4列入了)

信号集

 
#include <signal.h> 
// 初始化一个未包含任何成员的信号集 
int sigemptyset(sigset_t *set); 

// 初始化一个信号集,使其包含所有信号(包括所有实时信号) 
int sigfillset(sigset_t *set); 

// 向一个集合中添加单个信号 
int sigaddset(sigset_t *set, int sig); 

// 向一个集合中移除单个信号 
int sigdelset(sigset_t *set, int sig); 

// 测试信号sig是否是信号集set的成员 
int sigismember(const sigset_t *set, int sig); 

// 将left集和right集的交集置于dest集 
int sigandset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right); 
// 将left集合right集的并集置于dest集 
int sigorset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right); 
// 若set集内未包含信号的话返回1,否则返回0 
int sigisemptyset(const sigset_t *set); 

注:必须使用sigemptyset或sigfillset来初始化信号集。因为c语言不会对自动变量进行初始化。

信号掩码(阻塞信号传递)
内核会为每个进程维护一个信号掩码,即一组信号,并将阻塞其针对该进程的传递。如将遭阻塞的信号发送给某进程,那么对该信号的传递将延后,直至从进程信号掩码中移除该信号,从而解除阻塞为止。向信号掩码中添加一个信号,有以下几种方式:
1、使用sigaction()函数建立信号处理程序时,可以指定一组额外信号,当调用该处理程序时会将其阻塞
2、当调用信号处理器程序时,可将引发调用的信号自动添加到信号掩码中。是否发生这一情况,要视sigaction()函数在装载信号处理程序时所用的标志而定
3、使用sigprocmask()系统调用,随时可以显示向信号掩码中添加或移除信号。

介绍sigprocmask函数吧

 
#include <signal.h> 
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset); 

使用sigprocmask既可以修改进程的信号掩码,也可以获取现有掩码,或2个功能都可以实现,how参数可取下面3种值:
1、SIG_BLOCK
将set指向的信号集内的指定信号添加到信号掩码中。
2、SIG_UNBLOCK
将set指向信号集中的信号从信号掩码中移除。即使要解除阻塞的信号当前并未处于阻塞状态,也不会返回错误
3、SIG_SETMASK
将set指向的信号集赋给信号掩码

上述3种情况,若oldset参数不为空,则其指向一个sigset_t结构缓冲区,用于返回之前的信号掩码。
如果想获取信号且对其不作改动,那么可将set参数指定为空,这时将忽略how参数

处于等待状态的信号

#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set);

如果某进程接受了一个该进程正在阻塞的信号,那么会将该信号添加到进程的等待信号集中。之后若解除了对该信号的锁定时,会将信号传递给此进程。
sigpending()系统调用为调用进程返回处于等待状态的信号集,并将其置于set指向的sigset_t结构中。随后可以使用sigismember()函数来检查set。返回值是0的话表示成功,返回-1的话,表示有错。

#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <time.h>

void printSigset(FILE* of, const char *prefix, const sigset_t *sigset)
{
	int sig, cnt;
	cnt = 0;
	for (sig = 1; sig < NSIG; sig++) {
		if (sigismember(sigset, sig)) {
			cnt++;
			fprintf(of, "%s%d (%s)\n", prefix, sig, strsignal(sig));
		}
	}

	if (cnt == 0)
		fprintf(of, "%s<empty signal set>\n", prefix);
}

int printSigMask(FILE* of, const char *msg)
{
	sigset_t currMask;
	if (msg != NULL)
		fprintf(of, "%s", msg);

	// 返回前一次设置的信号掩码
	if (sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &currMask) == -1)
		return -1;

	printSigset(of, "\t\t", &currMask);
	return 0;
}

int printPendingSigs(FILE *of, const char *msg)
{
	sigset_t pendingSigs;
	if (msg != NULL)
		fprintf(of, "%s", msg);

	if (sigpending(&pendingSigs) == -1)
		return -1;

	printSigset(of, "\t\t", &pendingSigs);
	return 0;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
	sigset_t blockSet, prevMask;
	sigemptyset(&blockSet);
	sigaddset(&blockSet, SIGINT);

	if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockSet, &prevMask) == -1) {
		perror("sigprocmask");
		return 1;
	}

	fprintf(stderr, "display pending sigset\n");
	printPendingSigs(stderr, "pending");

	fprintf(stderr, "display mask sigset\n");
	printSigMask(stderr, "mask");

	fprintf(stderr, "开始对SIGINT的信号进行阻塞,在接下来5秒内按ctl+c无法中断本进程\n");
	int i;
	for (i = 0; i < 5; i++) {
		//查看已被阻塞的信号
		printPendingSigs(stderr, "pending");
		sleep(1);
	}

	fprintf(stderr, "解除对SIGINT的信号阻塞,若刚过去的5秒你有按下ctl+c键,本进程会立即中断\n");
	// 恢复之前的信号掩码,不阻塞SIGINT信号
	if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &prevMask, NULL) == -1) {
		perror("sigprocmask");
		return 1;
	}

	printSigMask(stderr, "mask");

	for (i = 0; i < 5; i++) {
		sleep(1);
	}


	sigset_t blockSet1;
	sigfillset(&blockSet1);
	fprintf(stderr, "阻塞除了SIGKILL和SIGSTOP信号的请求\n");
	fprintf(stderr, "SIGSTOP=%d\n", SIGSTOP);
	if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockSet1, NULL) == -1) {
		perror("sigprocmask");
		return 1;
	}

	for (i = 0; i < 10; i++) {
		sleep(1);
	}

	fprintf(stderr, "解除阻塞所有信号的请求\n");
	if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &blockSet1, NULL) == -1) {
		perror("sigprocmask");
		return 1;
	}

	for (i = 0; i < 10; i++)
		sleep(1);

	return 0;
}