信号处理机制详解-优快云博客

信号：软件中断

用于通知一个事件的发生，会打断当前进程的操作去处理这个事件；前提：必须识别这个信号
信号有生命周期：

信号的产生
信号在进程中的注册
信号在进程中注销
信号的处理

信号种类有很多，每个都代表不同事件：
使用 kill -l 命令查看：62种
1~31：继承 unix 而来，非可靠信号（信号有可能会丢失，丢失事件），也叫非实时信号
34~64：可靠信号（信号不会丢失），也叫实时信号
在这里插入图片描述

信号的产生

硬件产生信号：

ctrl + c（中断）
ctrl + |（退出）
ctrl + z（停止）

软件产生信号：

向进程发送一个signum信号
kill -signum pid
给指定 pid 进程发送指定 sig 信号
int kill(pid_t pid, int sig);
给进程自己发送 sig 信号
int raise(int sig);
给进程自己发送SIGABRT信号
void abort(void);
在 seconds 秒之后给进程自己发送一个 SIGALRM 信号，若 seconds = 0, 则作用是取消上一个定时器
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

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

int main()
{
    // int kill(pid_t pid, int sig);
    // 向pid进程发送sig信号
    //kill(getpid(), SIGKILL);
    
    // int raise(int sig);
    // 向自己发送sig信号
    //raise(SIGTERM);
    
    // void abort(void);
    // 给自己发送SIGABRT信号
    //abort();
    
    // unsigned int alarm(unsigned int seconds);
    // 经过seconds秒之后，给自己发送一个SIGALRM信号-->定时器
    alarm(3);

    while(1)
    {
        printf("hello world\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

信号在进程中的注册：在进程pcb中做标记，标记进程收到了哪些信号

sigset_t 结构体的认识：
unsigned long int_val[_SIGSET_NWORDS];
是一个128位的位图，用于对信号是否到来做标记
非可靠信号注册：判断pcb的 pending 位图中相应信号是否已经注册（位图是否已经置1）
若未注册，则位图修改为1，向 sigqueue 链表中添加一个信号节点
若注册，则不做任何操作（事件丢失）
可靠信号注册：不管信号是否已经注册，都会向链表中添加一个新的信号节点（事件不会丢失）
未决：是一个信号从产生到信号处理之间所处的状态
未决信号：注册了但是没有被处理的信号

信号在进程中的注销

非可靠信号：节点只有一个，注销就是删除节点，位图置0
可靠信号：节点可能有多个，注销就是删除一个节点，判断链表中是否还有相同信号的节点；若没有则位图置0；否则位图不变，依然需要标记进程有这个信号待处理

信号的处理

信号的处理并不是立即被处理；而是选择一个合适的时机去处理信号
信号处理有多种方式：
默认处理方式：SIG_DFL
忽略处理方式：SIG_IGN
自定义处理方式：用户自己写一个事件处理函数
如何修改信号处理方式：
第一种：

signum：信号编号，用户传入的处理函数替换 signum 这个信号的处理
handler：函数指针，用户传入的处理函数typedef void(*sighandler_t)(int);

第二种：

在这里插入图片描述
       使用 act 动作替换 signum 信号的处理方式，将原来的处理方式放到 oldact 中
       signum：信号编号
       act：信号新的处理动作
       oldact：用于保存信号原来的处理动作

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

void sigcb(int signo)
{
    printf("receive a signo:%d\n", signo);
}

int main()
{
    //将SIGINT信号设置为忽略处理
    signal(SIGINT, SIG_IGN);
    
    struct sigaction new_act, old_act;
    new_act.sa_flags = 0;
    new_act.sa_handler = sigcb;

    // int sigemptyset(sigset_t *set);
    // 清空set信号集合
    sigemptyset(&new_act.sa_mask);

    // sigaction使用newact替换SIGINT信号的处理动作，将原有动作保存到oldact中
    sigaction(SIGINT, &new_act, &old_act);

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

    return 0;
}

在这里插入图片描述

信号的阻塞：阻止信号被递达（暂时不处理信号）

递达：一个动作，即信号的处理
在pcb中还有一个集合（阻塞信号集合，标记哪些信号暂时不被处理）
在所有的信号中，9号信号 SIGKILL 和19号信号 SIGSTOP，无法被阻塞，无法被自定义，无法被忽略

操作方式：
在这里插入图片描述
how:

SIG_BLOCK：向阻塞集合中加入 set 集合中的信号 block = mask | set
SIG_UNBLOCK：从阻塞集合中移除 set 集合中的信号 block = mask & (~set)
SIG_SETMASK：将 set 集合的信号设置为阻塞集合 block = set

set：要阻塞/解除阻塞的信号集合
oldset：用于保存修改前阻塞集合中的信号

关于set的接口操作：
在这里插入图片描述
操作步骤（demo）：

将一些信号的处理函数自定义
将所有的信号都给阻塞
在解除阻塞之前给进程发送信号
解除阻塞，查看信号的处理情况

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

void sigcb(int signo)
{
    printf("receive signo:%d\n", signo);
}

int main()
{
    //自定义函数处理SIGINT信号，非可靠信号
    signal(SIGINT, sigcb);
    //自定义函数处理SIGRTMIN+4信号，可靠信号
    signal(SIGRTMIN+4, sigcb);

    sigset_t set;
    sigemptyset(&set); //清空set集合

    sigfillset(&set); //将所有信号都添加到set集合中

    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); //阻塞set集合中的信号

    printf("press enter continue\n");
    getchar(); //按下回车键后继续向下运行

    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL); //将set集合中的信号解除阻塞

    while(1)
    {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

可重入函数与不可重入函数

可重入：多个执行流程同时执行进入相同的函数，不会造成数据二义性以及代码逻辑混乱
不可重入：多个执行流程同时执行进入相同的函数，有可能会造成数据二义性以及代码逻辑混乱
当用户设计一个函数或使用一个函数时在多个执行流中，就需要考虑函数是否可重入情况
函数可重入与不可重入的关键点：
这个函数是否对临界资源（全局数据）进行了非原子操作

//这个demo来演示函数的可重入与不可重入

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

int a = 1;
int b = 1;

int sum(int* a, int* b)
{
    (*a)++;
    sleep(3);
    (*b)++;
    return *a + *b;
}

void sigcb(int signo)
{    
    (void)signo;
    printf("signal---------%d\n", sum(&a, &b));
}

int main()
{
    //当用户输入ctrl + c时，会用sigcb函数替换当前信号的执行
    signal(SIGINT, sigcb);
    printf("main---------%d\n", sum(&a, &b));
    return 0;
}