信号

1.基本概念

信号是事件发生时对进程的通知机制，也可以把它称为软件中断。信号与硬件中断的相似之处在于能够打断程序当前执行的正常流程， 其实是在软件层次上对中断机制的一种模拟。 大多数情况下，是无法预测信号达到的准确时间，所以，信号提供了一种处理异步事件的方法

1.1信号的用途

一个有“一定权限”的进程(比如内核)可以给另一个进程发送信号，所以信号是一种进程间通信的机制。当某个事件发生时，一个进程通知另一个进程。

1.2信号的使用案例

  • Linux在终端中输入 Ctrl + Z可以使内核发送**暂停信号 **(SIGCONT )以暂停前台的进程
  • Linux在终端中输入 Ctrl + C可以使内核发送中断信号(SIGINT )以结束前台的进程
  • 用户可以通过 kill() 系统调用将任意信号发送给其它进程。当然对此是有所限制的，接收信号的进程和发送信号的进程的所有者必须相同，亦或者发送信号的进程的所有者是 root 用户
  • 硬件发生异常，即硬件检测到错误条件并通知内核，随即再由内核发送相应的信号给相关进程

前台进程：当用终端运行程序时，该进程会占用终端，即为一个前台进程。如果一个进程在后台运行，没占用终端，那他就不算前台进程。

1.3对信号的处理

  • 忽略信号

在信号到达后，不去处理，就像没有一样。但SIGCONT和SIGINT这2个信号不能忽略，因为它们向内核和root提供了使进程终止或停止的可靠方法

  • 捕获信号

可以使用signal()系统调用为信号注册一个处理函数，在进程捕获到该信号后会调用这个函数（与Qt的信号槽类似）

  • 执行系统的默认操作

操作系统为每个信号都实现了一个默认的处理函数，对于大多数信号，系统的默认处理函数就是终止

1.4信号在Linux中的实现

信号在Linux中实际上就是个int型变量，下面列出部分信号的序号

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/* Signals. */
#define SIGHUP 1 /* Hangup (POSIX). */
#define SIGINT 2 /* Interrupt (ANSI). */
#define SIGQUIT 3 /* Quit (POSIX). */
#define SIGILL 4 /* Illegal instruction (ANSI). */
#define SIGTRAP 5 /* Trace trap (POSIX). */
#define SIGABRT 6 /* Abort (ANSI). */
#define SIGIOT 6 /* IOT trap (4.2 BSD). */
#define SIGBUS 7 /* BUS error (4.2 BSD). */
#define SIGFPE 8 /* Floating-point exception (ANSI). */
#define SIGKILL 9 /* Kill, unblockable (POSIX). */
...

2.信号的分类

(1)信号根据其可靠性可以分为：可靠信号和不可靠信号。

  • 不可靠信号：最早被提出来的信号，无法排队处理，可能处理错误或丢失
  • 可靠信号：支持排队，不会丢失的信号

(2)信号还可以分为：实时信号和非实时信号

  • 实时信号都是可靠的
  • 非实时信号都是不可靠的

3.信号的处理函数

Linux中，可以通过siganl()或者sigaction()为某个信号指定其对应的处理函数，就相当于Qt里的槽函数。

4.发送信号

进程中将信号发送给另一个进程是需要权限的，并不是可以随便给任何一个进程发送信号，超级用户root 进程可以将信号发送给任何进程，但对于非超级用户（普通用户）进程来说，其基本规则是发送者进程的实际用户 ID 或有效用户 ID 必须等于接收者进程的实际用户 ID 或有效用户 ID。

4.1kill()系统调用

kill()系统调用的原型如下：

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#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
    
int kill(pid_t pid, int sig);

它可以将任意信号发给某个进程

4.2raise()系统调用

raise()系统调用的原型如下：

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#include <signal.h>
int raise(int sig);

raise()用于向自己发送信号，等价于kill(getpid(),sig_num);

5.信号集

信号集是一个能够表示多个信号的数据结构，其定义如下：

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# define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))
typedef struct
{
unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
} sigset_t;

使用这个结构体可以表示一组信号，将多个信号添加到该数据结构中， 当然 Linux 系统了用于操作sigset_t 信号集的 API，譬如 sigemptyset()、 sigfillset()、 sigaddset()、 sigdelset()、 sigismember()

6.信号掩码

信号掩码是一个信号集，用于阻塞某些信号传递给该进程，就像Qt中的事件过滤器一样