【Linux102】18-include/signal.h

Linux0.11中include/signal.h源码解析

最新推荐文章于 2025-08-29 23:07:58 发布

原创最新推荐文章于 2025-08-29 23:07:58 发布 · 1.1k 阅读

20 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux #kernel

Linux102系列专栏收录该内容

24 篇文章

订阅专栏

公粽号「专注Linux」，专注Linux内核开发

Linux102系列会详细讲解Linux0.11版本中的102个文件，本文讲解linux0.11的第18个文件include/signal.h的文件源码。

一、信号基础扫盲

说人话：我是操作系统发出的信号，我来了，进程要先停下工作处理我，再处理其他工作。

0.什么是计算机信号？

在开启源码阅读之前，我们要明白什么是计算机信号？

在计算机领域，信号（Signal）是一种由操作系统或进程发出的异步通知机制，用于告知目标进程发生了某个特定事件，需要其暂停当前工作并处理该事件。

1.核心本质

信号是进程间（或操作系统与进程间）的 “极简通信方式”—— 它不传递复杂数据，仅传递 “某个事件发生” 的 “通知编号”，类似现实中的 **“紧急暗号”**或 “中断提醒”。

2.关键特性

①异步性：

信号的产生和传递是 “突发” 的，目标进程无法预知信号何时到来，只能提前注册 “信号处理函数” 以应对。

例如，用户按下 Ctrl+C 时，操作系统会立即向当前前台进程发送信号，进程会暂停当前代码执行，转而去执行对应的处理逻辑。

②有限的事件集合：

操作系统定义了一组固定的信号类型（每个信号对应一个整数编号），每个编号代表一种特定事件。例如 Linux/UNIX 中：

信号	对应事件
SIGINT（编号 2）	用户按下 Ctrl+C，请求进程中断。
SIGKILL（编号 9）	强制终止进程（进程无法忽略或自定义处理）。
SIGSEGV（编号 11）	“段错误”，进程访问了非法内存地址（如空指针 dereference）。
SIGALRM（编号 14）	定时器到期通知（如 alarm() 函数设置的定时）。

③进程的处理方式：

进程收到信号后，默认有 3 种处理行为（可通过代码自定义部分行为）：


默认处理（SIG_DFL）	执行操作系统预设的动作，如 SIGINT 默认终止进程、SIGSEGV 默认终止并生成 “核心转储文件”（用于调试）。
忽略信号（SIG_IGN）	对信号不做任何处理（少数信号如 SIGKILL、SIGSTOP 无法忽略）。
自定义处理（信号处理函数）	进程提前注册一个函数，收到信号时自动执行该函数（如捕获 SIGINT 后，先保存数据再终止，而非直接退出）。

二、源码中的信号实现

1.include/signal.h 的主要作用

本文件定义了信号处理相关数据结构，是理解Linux内核的信号机制的必知前提。

2.源码注释版本

在阅读源码之前，可以先看看这篇针对C语言声明分析的经典好文： 😉【C语言】C语言的声明分析，抽丝剖茧，循序渐进，并给出完整的signal的声明分析实例，不然第一次遇到signal函数的声明很抽象：

#ifndef _SIGNAL_H
#define _SIGNAL_H

#include <sys/types.h>

// 基础类型定义（符合 POSIX 信号处理规范）
typedef int sig_atomic_t; // 原子信号类型（保证读写原子性）
typedef unsigned int sigset_t;// 信号集合类型（32位，对应常见32种信号) /* 32 bits */

#define _NSIG             32 // 系统支持的最大信号数（0~31，共32个）
#define NSIG		_NSIG    // 暴露给用户的信号数量宏

// 常用信号宏（POSIX 标准信号，1~31 为常规信号）
#define SIGHUP		 1  // 挂起信号（终端断开）
#define SIGINT		 2  // 中断信号（Ctrl+C）
#define SIGQUIT		 3  // 退出信号（Ctrl+\，带 core dump）
#define SIGILL		 4  // 非法指令
#define SIGTRAP		 5  // 调试陷阱
#define SIGABRT		 6  // 异常终止（abort() 触发）
#define SIGIOT		 6  // 同 SIGABRT（历史兼容）
#define SIGUNUSED	 7  // 未使用（保留）
#define SIGFPE		 8  // 浮点异常
#define SIGKILL		 9  // 强制杀死（无法捕获/忽略）
#define SIGUSR1		10  // 用户自定义信号1
#define SIGSEGV		11  // 段错误（非法内存访问）
#define SIGUSR2		12  // 用户自定义信号2
#define SIGPIPE		13  // 管道断裂（写已关闭的管道）
#define SIGALRM		14  // 定时器信号（alarm() 触发）
#define SIGTERM		15  // 终止信号（优雅退出，可捕获）
#define SIGSTKFLT	16  // 栈溢出（特定架构）
#define SIGCHLD		17  // 子进程状态变化（退出/停止）
#define SIGCONT		18  // 继续执行（之前被暂停）
#define SIGSTOP		19  // 暂停执行（无法捕获/忽略）
#define SIGTSTP		20  // 终端暂停（Ctrl+Z，可捕获）
#define SIGTTIN		21  // 后台进程读终端（非法操作）
#define SIGTTOU		22  // 后台进程写终端（非法操作）

/* Ok, I haven't implemented sigactions, but trying to keep headers POSIX */
// sigaction 标志宏（部分实现，贴近 POSIX 头文件规范）

#define SA_NOCLDSTOP	1   // 子进程停止时不触发 SIGCHLD
#define SA_NOMASK	0x40000000  // 旧版掩码标志（部分系统兼容）
#define SA_ONESHOT	0x80000000  // 信号处理函数仅生效一次

// sigprocmask 操作宏（控制信号掩码）
#define SIG_BLOCK          0	 // 阻塞指定信号/* for blocking signals */
#define SIG_UNBLOCK        1	 // 解除阻塞指定信号/* for unblocking signals */
#define SIG_SETMASK        2	 // 直接设置信号掩码/* for setting the signal mask */
// 默认处理（系统默认逻辑）
#define SIG_DFL		((void (*)(int))0)	/* default signal handling */
// 忽略信号（不做处理）
#define SIG_IGN		((void (*)(int))1)	/* ignore signal */

// sigaction 结构体（POSIX 标准结构，用于高级信号处理）
struct sigaction {
	void (*sa_handler)(int);// 信号处理函数（或 SIG_DFL/SIG_IGN）
	sigset_t sa_mask;       // 信号掩码（处理信号时额外阻塞的信号）
	int sa_flags;           // 标志位（如 SA_NOCLDSTOP）
	void (*sa_restorer)(void);// 历史兼容字段（现代系统少用）
};

// 注册信号处理函数
// 这是最经典的信号声明了，之前专门写过一篇文章来分析这个声明
// signal是一个参数依次为int、返回void类型的，参数为int的函数指针的，
// 返回值为返回void类型的、参数为int的函数指针的函数。
void (*signal(int _sig, void (*_func)(int)))(int);

// 显然返回值类型为：去掉函数名和紧跟在其后的参数列表，即void (*)(int);，那显然是一个函数指针！
// void (*a())(int);
// int a();

// 信号处理核心函数声明（符合 POSIX 接口）
int raise(int sig);// 向自身发送信号
int kill(pid_t pid, int sig);// 向指定进程/进程组发信号
int sigaddset(sigset_t *mask, int signo);// 向信号集合添加信号
int sigdelset(sigset_t *mask, int signo);// 从信号集合删除信号
int sigemptyset(sigset_t *mask);// 清空信号集合
int sigfillset(sigset_t *mask); // 填满信号集合（包含所有信号）
// 检查信号是否在集合中（1=是，0=否，-1=错） /* 1 - is, 0 - not, -1 error */
int sigismember(sigset_t *mask, int signo); 
int sigpending(sigset_t *set);// 获取当前pending（待处理）的信号集合
int sigprocmask(int how, sigset_t *set, sigset_t *oldset);// 控制信号掩码
int sigsuspend(sigset_t *sigmask);// 临时替换掩码并等待信号
int sigaction(int sig, struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); // 高级信号处理

#endif /* _SIGNAL_H */

3.源码完整版

#ifndef _SIGNAL_H
#define _SIGNAL_H

#include <sys/types.h>

typedef int sig_atomic_t;
typedef unsigned int sigset_t;		/* 32 bits */

#define _NSIG             32
#define NSIG		_NSIG

#define SIGHUP		 1
#define SIGINT		 2
#define SIGQUIT		 3
#define SIGILL		 4
#define SIGTRAP		 5
#define SIGABRT		 6
#define SIGIOT		 6
#define SIGUNUSED	 7
#define SIGFPE		 8
#define SIGKILL		 9
#define SIGUSR1		10
#define SIGSEGV		11
#define SIGUSR2		12
#define SIGPIPE		13
#define SIGALRM		14
#define SIGTERM		15
#define SIGSTKFLT	16
#define SIGCHLD		17
#define SIGCONT		18
#define SIGSTOP		19
#define SIGTSTP		20
#define SIGTTIN		21
#define SIGTTOU		22

/* Ok, I haven't implemented sigactions, but trying to keep headers POSIX */
#define SA_NOCLDSTOP	1
#define SA_NOMASK	0x40000000
#define SA_ONESHOT	0x80000000

#define SIG_BLOCK          0	/* for blocking signals */
#define SIG_UNBLOCK        1	/* for unblocking signals */
#define SIG_SETMASK        2	/* for setting the signal mask */

#define SIG_DFL		((void (*)(int))0)	/* default signal handling */
#define SIG_IGN		((void (*)(int))1)	/* ignore signal */

struct sigaction {
	void (*sa_handler)(int);
	sigset_t sa_mask;
	int sa_flags;
	void (*sa_restorer)(void);
};

void (*signal(int _sig, void (*_func)(int)))(int);
int raise(int sig);
int kill(pid_t pid, int sig);
int sigaddset(sigset_t *mask, int signo);
int sigdelset(sigset_t *mask, int signo);
int sigemptyset(sigset_t *mask);
int sigfillset(sigset_t *mask);
int sigismember(sigset_t *mask, int signo); /* 1 - is, 0 - not, -1 error */
int sigpending(sigset_t *set);
int sigprocmask(int how, sigset_t *set, sigset_t *oldset);
int sigsuspend(sigset_t *sigmask);
int sigaction(int sig, struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

#endif /* _SIGNAL_H */