信号量

一、信号的基本概念
1、用户输入命令，在Shell下启动一个前台进程；
通过组合键ctrl+c、ctrl+l、ctrl+z可以向前台进程发送信号；
进程所收到的信号都是由操作系统写的。
2、用户按下ctrl+c，键盘输入产生一个硬件中断；
3、如果CPU当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行，CPU从用户态切换到内核态处理硬件中断；
4、一个命令后加&可以放到后台运行，这样shell不必等待进程结束就可以接受新的命令，启动新的进程；
5、shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程，只有前台进程才能接到控制键产生的信号；
6、前台进程在运行过程中用户随时可能按下ctrl+c而产生一个信号，即该进程的用户空间代码执行到任何地方都有可能收到SIGINT信号而终止，故信号相对于进程的控制流程来说是异步的。
二、产生信号的方式
1、通过终端按键产生信号；
2、通过命令KILL产生信号；
3、调用系统函数向进程发信号；（kill函数可以发送前、后台命令）
4、由软件条件产生信号；
5、通过硬件异常产生信号。
三、信号处理常见方式
1、忽略
2、执行该信号的默认处理动作（终止该进程）
3、提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数（自定义捕捉）
四 、阻塞信号
1、信号及其他相关常见概念
·实际执行信号的处理动作称为信号递达;
`信号从产生到递达之间的状态称为信号未决；
·进程可以选择阻塞某个信号；
·被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才可执行递达的动作；
·阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。
2、在内核中的表示
信号在内核中的表示示意图

若信号连续被发送多次，最终只能记录一次
3、阻塞信号集—–sigset_t
sigset_t称为信号集，未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储。
阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字，这里的“屏蔽”应理解为阻塞而不是忽略。
4、信号集操作函数
使用者只能调用以下函数来操作sigset_t变量，而不应该对它的内部数据做任何解释。

    int sigemptyset(sigset_t *set); //初始化set所指向的信号集，使所有信号的对应bit清零
    int sigfillset(sigset_t *set); //初始化set所指向的信号集，使所有信号的对应bit置位
    int sigaddset(sigset_t *set,int signo);  //添加有效信号
    int sigdelset(sigset_t *set,int signo);  //删除有效信号
    int sigismember(const sigset_t *set,int signo); //判定一个信号是否在信号集中
    //包含：返回1；不包含：返回0；出错：返回-1.
    返回值：成功返回0，错误返回-1.

sigprocmask——读取或更改进程的信号屏蔽字（新增/修改block表）

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset)
//how:如何更改；set：非空指针，更改进程的信号屏蔽字；oset：非空指针，将原set值保存到oset中
返回值：成功返为0；失败返回-1.

sigpending——读取当前进程的未决信号集
返回值：成功返回0；出错返回-1.

五、捕捉信号
1、信号的捕捉
以下是信号的捕捉过程，为了方便我们理解，我们可以将其看作无穷大的符合。
进程从内核态切换回用户态时要对信号进行检查处理。

2、sigaction——自定义用户函数捕捉

//可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作
#include <signal.h>
int sigaction(int signo,const struct sigaction *act,struct sigaction *oact);
//signo:指定信号的编号；act:根据act修改该信号的处理动作；oact:保存原act的值

3、pause——将当前运行的进程挂起
挂起：指将PCB放入等待队列，且将R状态转换为其他状态。

#include <unistd.h>
int pause(void)
//只有当收到一个自定义捕捉信号时，进程才会出错退出。
//若信号的处理动作是终止进程，则此进程终止，pause函数无返回；
// 若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；
// 若信号的处理动作是捕捉，则调用pause函数后会返回-1.即pause只有出错的返回值。

六、可重入函数
一个函数被多个执行流进入时，称为可重入函数。
若一个函数只访问自己的局部变量或参数，也称为可重入函数。
可重入函数不安全，可能会导致错误。
七、不可重入函数
访问全局链表的函数是一种不可重入函数。
满足以下条件之一的函数称为不可重入函数：
·调用了malloc或free,因为malloc也是用全局链表来管理堆的；
·调用了标准I/O库函数。标准I/O库的很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。

若一个函数调用了不可重入函数，那么该函数也是不可重入的。
八、竞态条件与sigsuspend函数
竞态条件：指由于时序问题而导致的错误
解决方法：sigsuspend函数

//sigsuspend包含了pause的挂起等待功能，同时解决了竞态条件的问题，在对时序要求严格的情况下，应调用此函数
#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
返回值：和pause一样，成功无返回值，只有执行了信号处理函数sigsuspend才返回-1.

九、SIGCHLD信号
父进程：
(1) 可以阻塞等待子进程结束；（父进程阻塞后就不能处理自己的工作了）
(2) 可以非阻塞的查询是否有子进程结束等待清理（即轮询）；（父进程在处理自己的工作的同时还要时不时的轮询一下，程序实现复杂）。
子进程：子进程终止时会给父进程发送SIGCHLD信号，该信号的默认处理动作是忽略，如此，父进程只需专心处理自己的工作，当子进程终止时会通知父进程，此时父进程调用wait清理子进程即可。
父进程调用sigaction函数将SIGCHLD的处理动作设为SIG_IGN,这样fork出来的子进程在终止时会被系统自动回收，不会产生僵尸进程，也不会通知父进程。