系统编程-信号与时间

信号

基本概念

信号掩码

信号集

信号处理函数

常见信号

SIGCHLD

SIGKILL

SIGSTOP

SIGTSTP

SIGINT

SIGALRM

SIGHUP

SIGPIPE

常用接口

kill ： 发信号给进程、检查信号是否存在

killpg : 向进程组的所有成员发信号

sigaction ：处置信号，建立信号处置程序

1. 从C语言的角度来考虑函数指针（signal），以及回调函数handler；

raise ：给自身发信号

pause : 等待信号

实例1：实现简易的shell的ctrl + c

描述

程序运行时，SIGINT信号执行处置函数，使clt + c变成换行

实现步骤

1. 用sigaction实现处置函数

代码

/*************************************************************************
	> File Name: head.h
	> Mail: 1136984246@qq.com
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/file.h>
#include <sys/time.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <dirent.h>
#include <error.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>

// #include "common.h"
// #include "tcp_client.h"
// #include "tcp_server.h"

/*************************************************************************
	> File Name: kill.c
	> Mail: 1136984246@qq.com
 ************************************************************************/
// 屏蔽cltr + c信号
// clt + z
// 终端 vs a.out
#include "head.h"

// static 没有用
static void print(int signum) {
    printf("signum = %d\n", signum);
    printf("\n");
}

int main() {
    // kill -l : 9 ,2, 3
    int age;
    struct sigaction sa;
    sa.sa_flags = 0;
    sa.sa_handler = print;
    // signal(SIGINT, SIGING); // 
    // signal调用后，它做了什么？
    // signal 在C 语言中应该有很多讲究 ; 返回一个函数指针, SIG_ERR是一个函数指针
    // signal(SIGINT, print); // 不用循环，在内核中
    // 现在的信号与之前的信号？
    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) < 0) {
        perror("sigaction");
        exit(1);
    } else {
        printf("sigaction works!\n");
    }
    while (1) {
        char buff[1024] = {0};
        ssize_t n = read(STDIN_FILENO, buff, sizeof(buff));
        if (n == -1) {
            if (errno == EINTR) {
                printf("<Shell> return : 130\n");
            }
        } else {
            printf("<Shell> received %s", buff);
        }
    }
    return 0;
}

思考与拓展

1. 在zsh中按下回车，control + c，clear，shell都会输出回车，返回值分别是0,130,0；这些是怎么实现的？
   
2. 为什么用signal实现，可以不采用循环输入，而用sigaction必须采用循环输入？
3. 一定要注意“输出端”的空格，很容易被忽略，任何一个细节都不要放过
   

思考

1. 信号的可重入问题？
2. windows启动的时候，进入一个界面，然后显示“按任意键返回”这是怎么实现的？
3. 为什么说全局变量最好不要接触信号?
4. 信号量在父子进程之中会继承吗?(fork, exec)

时间

常用接口

sleep：暂停调用程序

备注：usleep, nanosleep()

ctime : 输出标准格式的时间

getitimer、setitimer : 定时器

alarm : 定时器

思考

1. 简述一下挂起的过程
2. 三个时间：itimer_real, itimer_virtual, itimer_prof
3. struct itimerval
4. TCP的定时器是否用到alarm？
5. atime, ctime, mtime之间有什么区别？
6. setitimer中的三种时间有什么区别？

实例2：间隔计时器

代码

/*************************************************************************
	> File Name: itimer.c
	> Mail: 1136984246@qq.com
 ************************************************************************/
#include "head.h"

void print(int sig) {
    printf("3 sec counts down...\n");
}

int main() {
    struct itimerval itv;
    itv.it_interval.tv_sec = 3; // 周期闹钟的间隔时间为3s
    itv.it_interval.tv_usec = 0;  

    itv.it_value.tv_sec = 10; // 第一次发送所需要的时间为10s
    itv.it_value.tv_usec = 0;
    // 当进程接收到SIGALRM信号，执行函数print，默认终止进程
    signal(SIGALRM, print);
    
    // 创建一个以真实时间倒计时的定时器，且不关心定时器的前一设置, 到时间点发送SIGALRM信号
    setitimer(ITIMER_REAL, &itv, NULL);

    // sleep, 被SIGALRM中断后，执行完print后，恢复后继续执行sleep
    while (1) {
        pause();
    }


    return 0;
}

实例3 ：利用select实现一个可移植的sleep

思路

select在windows和linux都有具有很好的移植性，精度是微妙级别，因为select有struct timeval类型，但是sleep不可以移植是为什么？信号signal在不同系统不同，莫非sleep基于信号，而select的timeout不是基于信号？
基于信号的sleep实现

/*************************************************************************
	> File Name: 1.sleep.c
	> Mail: 1136984246@qq.com
 ************************************************************************/
#include "head.h"

void wakeup(int signum) {
    printf("wakeup...\n");
}

int main(int argc, char **argv) {
    time_t time; 
    time = atoi(argv[1]);
    signal(SIGALRM, wakeup);
    alarm(time); 
    pause();
    return 0;
}

代码

/*************************************************************************
	> File Name: com_sleep.c
	> Mail: 1136984246@qq.com
 ************************************************************************/
#include "head.h"

int main(int argc, char **argv) {
    struct timeval timeout;
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage : %s time\n", argv[0]);
        exit(1);
    } 
    timeout.tv_sec = atoi(argv[1]);
    timeout.tv_usec = 0;
    printf("%ld\n", timeout.tv_sec);
    if (select(0, NULL, NULL, NULL, &timeout) == -1) {
        perror("select");
        exit(1);
    }
    return 0;
}