linux之信号捕捉

signal函数

此函数在上一篇函数有介绍，可以参考上一篇博客
http://blog.youkuaiyun.com/qq_36221862/article/details/70171361

sigaction函数

修改信号处理动作（通常在Linux用其来注册一个信号的捕捉函数）

#include <signal.h> 
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。
调用成功则返回0,出错则返回- 1。

参数：
act：传入参数，新的处理方式。
oldact：传出参数，旧的处理方式。 【signal.c】
struct sigaction结构体
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (sa_sigaction)(int, siginfo_t , void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
sa_restorer：该元素是过时的，不应该使用，POSIX.1标准将不指定该元素。(弃用)
sa_sigaction：当sa_flags被指定为SA_SIGINFO标志时，使用该信号处理程序。(很少使用)

将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号,赋值为常数SIG_DFL 表示执行系统默认动作,赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册 了一个信号处理函 数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信 号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然,这也是一个回调函数,不是被main 函数调用,而是被系统所调用。 当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函 数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产 生,那么 它会被阻塞到当前处理结束为止。 如果在调用信号处理函数时,除了当前信号被自动屏蔽之外,还希望自动屏蔽另外一些信号,则 用sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号 屏蔽字。

重点掌握：

① sa_handler：指定信号捕捉后的处理函数名(即注册函数)。也可赋值为SIG_IGN表忽略 或 SIG_DFL表执行默认动作
② sa_mask: 调用信号处理函数时，所要屏蔽的信号集合(信号屏蔽字)。注意：仅在处理函数被调用期间屏蔽生效，是临时性设置。
③ sa_flags：通常设置为0，表使用默认属性。

信号捕捉特性：

1. 进程正常运行时，默认PCB中有一个信号屏蔽字，假定为☆，它决定了进程自动屏蔽哪些信号。当注册了某个信号捕捉函数，捕捉到该信号以后，要调用该函数。而该函数有可能执行很长时间，在这期间所屏蔽的信号不由☆来指定。而是用sa_mask来指定。调用完信号处理函数，再恢复为☆。
2. XXX信号捕捉函数执行期间，XXX信号自动被屏蔽。
3. 阻塞的常规信号不支持排队，产生多次只记录一次。（后32个实时信号支持排队）

/*自动屏蔽本信号，调用完毕后屏蔽自动解除*/  

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

/*自定义的信号捕捉函数*/  
void handler(int sig)  
{ 
    printf("%d\n",  sig);  
    sleep(5);          //模拟信号处理函数执行很长时间   
}  

int main()  
{ 
    struct sigaction act, oldact;        
    act.sa_handler = handler;  
    sigemptyset(&act.sa_mask);      //依然不屏蔽任何信号  
    act.sa_flags = 0;  

    sigaction(2, &act, &oldact);  //注册信号处理函数  

    while(1)
    { 
        printf("hello world\n");
        sleep(1);
    }

    sigaction(2, &oldact, NULL);  //注册信号处理函数  

    return 0;  
}

运行结果：

（3）pause函数

 #include <unistd.h> 
 int pause(void);

pause函数使调用进程挂起直到有信号递达。
如果信号的处理动作是终止进程,则进程终 止,pause函数没有机会返回;如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause 不返回;如果信号的处理动作是捕捉,则调用了信号处理函数之后pause返回-1,errno设置为 EINTR, 所以pause只有出错的返回值。
错误码 EINTR表 示“被信号中断”。

下面我们用alarm和pause实现sleep(3)函数,称为mysleep。
1. main函数调用mysleep函数,后者调用sigaction注册了SIGALRM信号的处理函数 sig_alrm。
2. 调用alarm(nsecs)设定闹钟。
3. 调用pause等待,内核切换到别的进程运行。
4. nsecs秒之后,闹钟超时,内核发SIGALRM给这个进程。
5. 从内核态返回这个进程的用户态之前处理未决信号,发现有SIGALRM信号,其处理函数是sig_alrm。
6. 切换到用户态执⾏行sig_alrm函数,进入sig_alrm函数时SIGALRM信号被自动屏蔽, 从sig_alrm函数返回时SIGALRM信号自动解除屏蔽。然后自动执行系统调用 sigreturn再次进入 内核,再返回用户态继续执行进程的主控制流程(main函数调用 的mysleep函数)。
7. pause函数返回-1,然后调⽤用alarm(0)取消闹钟,调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理 动作。

程序源代码：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void handler()
{}

int mysleep(int timeout)
{ 
    struct sigaction act, oact;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;

    sigaction(14, &act, &oact);
    int ret = alarm(timeout);  //调用alarm(times)设定闹钟
    pause();   //调用pause等待,内核切换到别的进程运行

    ret = alarm(0);  //调用alarm(0)取消闹钟
    sigaction(14, &oact, NULL);   //调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理动作

    return ret;
}

int main()
{ 
    while(1)
    { 
        mysleep(2);  //main函数调用my_sleep函数,后者调用sigaction注册了SIGALRM信号的处理函数handler
        printf("2 seconds pased\n");
    }
    return 0;
}

运行结果：

竞态条件与sigsuspend函数：

#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask); 

和pause一样,sigsuspend没有成功返回值,只有执行了一个信号处理函数之后 sigsuspend才返回,返回值为-1,errno设置为EINTR。

调用sigsuspend时,进程的信号屏蔽字由sigmask参数指定,可以通过指定sigmask来临时 解除对某 个信号的屏蔽,然后挂起等待,当sigsuspend返回时,进程的信号屏蔽字恢复为原 来的值,如果原来对该信号是屏蔽的,从sigsuspend返回后仍然是屏蔽的。

对上述sleep函数的改善：
在对时序要求严格的场合下都应该调用sigsuspend而不是pause。

如果在调用my_sleep函数时SIGALRM信号没有屏蔽：
1）调用sigprocmask(SIG_BLOCK,&newmask, &oldmask)时，屏蔽SIGALRM。
2）调用sigsuspend(&suspmask)时，解除对SIGALRM的屏蔽，然后挂起等待。
3）SIGALRM递达后suspend返回，自动恢复原来的屏蔽字，也就是再次屏蔽SIGALRM。
4）调用sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL)时，再次解除对SIGALRM的屏蔽。

代码修改如下：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void handler()
{}

int mysleep(int timeout)
{ 
    struct sigaction act, oldact;
    sigset_t newmask, oldmask,  supsmask;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;

    sigaction(14, &act, &oldact);
    sigemptyset(&newmask);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);

    int ret = alarm(timeout);
    supsmask = oldmask;
    sigdelset(&supsmask, 14);
    sigsuspend(&supsmask);

    ret = alarm(0);
    sigaction(14, &oldact, NULL);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);

    return ret;
}

int main()
{ 
    while(1)
    { 
        mysleep(2);
        printf("2 seconds pased\n");
    }
    return 0;
}