linux --- 信号 --- 信号的产生

本文介绍了如何通过按键、系统函数及软件条件等方式产生信号来控制进程的行为,包括使用SIGINT、SIGQUIT等信号终止进程,利用kill命令发送SIGSEGV信号触发段错误,以及运用alarm函数设置闹钟定时发送SIGALRM信号。

1. 通过终端按键产生信号

以SIGINT为例,这个信号的默认动作是终止进程, SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且CoreDump。

 详细见:http://blog.sina.com.cn/s/blog_67c294ca01014a4v.html 关于core dump 的说明

 

2. 调用系统函数向进程发信号

#include <unistd.h>

int main(void)

{

while(1);

return 0;

}

 在Shell运行这个程序, 然后执行Kill命令发SIGSEGV信号。

$ ./a.out

&[1] 7940

$ kill -SIGSEGV 7940

$(再次回车)[1]+ Segmentation fault (core dumped) ./a.out

 

7940是a.out进程的id。之所以要再次回车才显示Segmentation fault,是因为在7940进程终止掉之前已经回到了Shell提示符等待用户输入下一条命令,Shell不希望Segmentation fault信息和用户的输入交错在一起,所以等用户输入命令之后才显示。指定某种信号的kill命令可以有多种写法,上面的命令还可以写成kill -SEGV 7940kill -11 7940,11是信号SIGSEGV的编号。以往遇到的段错误都是由非法内存访问产生的,而这个程序本身没错,给它发SIGSEGV也能产生段错误。

 

kill命令是调用kill函数实现的。kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号。raise函数可以给当前进程发送指定的信号(自己给自己发信号)。

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);

int raise(int signo);

这两个函数都是成功返回0,错误返回-1。
abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。

#include <stdlib.h>

void abort(void);

就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值。

 

3. 由软件条件产生信号

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号,该信号的默认处理动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。打个比方,某人要小睡一觉,设定闹钟为30分钟之后响,20分钟后被人吵醒了,还想多睡一会儿,于是重新设定闹钟为15分钟之后响,“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

int main(void)

{

int counter;

 alarm(1);

for(counter=0; 1; counter++)

    printf("counter=%d ", counter);

 return 0;

}

这个程序的作用是1秒钟之内不停地数数,1秒钟到了就被SIGALRM信号终止。

 

 

### Linux信号量 `sem` 的使用方法与实现 #### 1. 基本概念 Linux 中的信号量 (`sem`) 是一种同步机制,主要用于解决多个进程或线程之间共享资源时可能产生的竞争条件问题。它通过提供原子性的增减操作来协调并发访问[^1]。 --- #### 2. API 函数详解 以下是常用的 POSIX 信号量接口及其功能: - **`sem_init()`** 初始化一个未命名的信号量。此函数通常用于线程间的同步。 ```c int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); ``` 参数说明: - `*sem`: 指向要初始化的信号量对象。 - `pshared`: 如果为 0,则表示仅限于同一进程内的线程间共享;如果非零,则可以在不同进程间共享。 - `value`: 初始计数值。 - **`sem_destroy()`** 销毁已初始化的信号量,释放其占用的资源。 ```c int sem_destroy(sem_t *sem); ``` - **`sem_wait()` 和 `sem_trywait()`** 这两个函数分别用于以阻塞和非阻塞的方式尝试减少信号量的值。 ```c int sem_wait(sem_t *sem); int sem_trywait(sem_t *sem); ``` 当信号量值大于等于 1 时,调用成功并将其值减去 1;否则,`sem_wait()` 阻塞直到满足条件,而 `sem_trywait()` 返回错误码 `-EAGAIN` 表示失败。 - **`sem_post()`** 将信号量的值增加 1,并唤醒等待该信号量的一个线程。 ```c int sem_post(sem_t *sem); ``` - **`sem_getvalue()`** 获取当前信号量的具体值。 ```c int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval); ``` 以上是基于 POSIX 标准定义的一组轻量级工具,适用于单机环境下的多线程或多进程场景[^1]。 对于跨机器或者更复杂的分布式需求,可以考虑 System V IPC 提供的传统信号量集合支持[^2]。 --- #### 3. 实现案例分析 下面展示如何利用这些基础构建实际应用中的互斥锁逻辑: ##### (1) 单进程中保护临界区的例子 假设有一个全局整数变量需要被多个工作线程安全更新: ```c #include <pthread.h> #include <semaphore.h> sem_t mutex; volatile int shared_resource = 0; void* thread_func(void*) { while(1){ sem_wait(&mutex); // 请求进入临界区域前先锁定 ++shared_resource; // 修改受控数据项 printf("%d\n", shared_resource); sem_post(&mutex); // 完成修改后解锁让其他任务继续 } } int main(){ pthread_t tids[5]; /* 创建并设置初始状态 */ if(sem_init(&mutex, 0, 1)!=0){ perror("Init"); exit(-1);} for(int i=0;i<sizeof(tids)/sizeof(*tids);++i) pthread_create(&tids[i], NULL, thread_func, NULL); sleep(5); // 主程序暂停一段时间观察子线程行为 return 0; } ``` 在此例子中可以看到每次只有一个活动的工作单元能够改变公共资源的状态从而避免冲突发生. ##### (2) 跨进程通信实例 当涉及到独立运行的应用实体相互协作时则需要用到SystemV风格API: ```c key_t key = ftok("/tmp/myfile", 'A'); if (-1 == key) { ... } // Create semaphore set with one member. int id = semget(key, 1, IPC_CREAT | 0666); if (-1 == id) { ... } struct sembuf op; op.sem_num = 0; op.sem_op = -1; // Decrement operation. /* Perform P-operation on the first element of our semaphore array.*/ if (-1 == semop(id,&op,sizeof(op))) { ... } ... ``` 这里展示了怎样借助文件路径派生唯一标识符以及分配相应数量的对象给定权限级别下完成基本P/V动作序列[^2]. --- ####
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