Unix进程通信：信号

信号原理

• 信号机制：事件促使内核向进程发送信号
• 事件类型：
  • 键盘按键请求内核产生信号：ctrl+c、ctrl+/等
  • 进程执行出错时，如越界访问，0做除数，整形溢出。内核给进程发信号
  • 一个进程调用kill给另一个进程发信号。
• 信号机制过程
  信号未决（信号处理之前的状态）：事件产生->内核发送信号给指定进程->信号注册（信号进PCB）
  信号递送（信号处理动作）：信号被屏蔽/若未被屏蔽，信号从PCB注销->信号处理
• 信号处理方式
  • 按默认方式处理：man 7 signal可以查看每个信号的默认处理方式
  • 忽略信号，SIGKILL和SIGSTOP不能被忽略
  • 捕捉信号，作出反应
• 可用于进程间使用信号通信
• 异步通信机制（约定信号处理机制）

• shell中用 kill -l 查看信号

  
  
• 信号分类
  • 小于32号为不可靠信号，不支持信号队列。后面为可靠信号，支持信号队列
  • 同步信号：本进程操作产生的信号。异步信号：进程之外的事件引发的信号。
• 信号的意义见官方信号表
  http://man7.org/linux/man-pages/man7/signal.7.html
  也可在终端输入man 7 signal查看信号详细信息和默认处理方式
  

信号处理函数API

include <signal.h>
__sighandler_t signal(int signum,__sighandler_t handler)

参数表：
signum:要处理的信号
handler:信号处理函数

• __sighandler_t的定义：typedef void (*__sighandler_t)(int);
  函数指针：返回值为void，有一个类型为int的参数
  此参数对应三种不同的应对
  • SIG_IGN:忽略
  • SIG_DFL:默认
  • 函数名:用户自己定义的反应函数

返回值：
不为-1：成功
SIG_ERR：出错
示例代码:

#include <signal.h>
#include <stdlib.h>//perror,exit()
#include <unistd.h>//fork(),pause()
#include <sys/wait.h>//wait()
#include <iostream>
using namespace std;
 
void fun(int signal)
{
    cout << "process:"<<getpid()<<"have captured the signal " << endl;
}

int  main()
{
    int pid;
    if( ( pid = fork() ) == -1 )
    {
        perror("fork");
        exit(1);    
    }       

    else if(pid == 0)//son process
    {
        signal(SIGINT,fun);
        //SIGINT:signal from keyboard
        //约定信号处理函数
        
        cout << "waiting for signal" << endl;       
        pause();//挂起等待信号
    }
    else//parent process
    {
        sleep(1);
        kill(pid,SIGINT);//发送信号
        wait(NULL);
    }
}

也可发送信号10（用户自定义信号）来进行进程通信

signal函数存在的问题

• 信号处理不可靠
  处理结束后需要再次设置监听，所以常用此结构

  void handler(int signo)
  {
    signal(SIGINT,handler);
  ...
  }
  

  这种结构在相应处理完信号到重设监听状态有一段危险时间（虽然很短）
• 不方便获取当前信号处理方式
• 无法处理多个信号--无法阻塞信号

其他信号相关api（待更新）

• sigaction：
  int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
  • 当act为空，oldact非空：获取signum当前的处理方式
  • 当act非空，oldact为空：安装信号处理函数
  • sigaction结构体

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);//信号处理函数句柄，不带参数
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);//信号处理函数句柄，带参数
    sigset_t sa_mask;//响应信号：哪些信号可以阻塞等待执行
    int sa_flags;//设置是否在信号响应后恢复对信号的默认处理
    void (*sa_restorer)(void);
}

一个小例子
通过argv来传送pid和signum
发送端

#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void main(int argc,char**argv)
{
        pid_t pid;
        pid=(pid_t)atoi(argv[1]);
        int signum;
    signum = atoi(argv[2]);
        union sigval mysigval;
        if(kill(pid,signum)==-1)
                printf("send error\n");
        sleep(2);
}

接收端

#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//atoi
void new_op(int signum)
{
        printf("recieve signumm %d\n",signum);
}

int main(int argc,char**argv)
{
        struct sigaction act;
        sigemptyset(&act.sa_mask);
        act.sa_handler=new_op;
        act.sa_flags=SA_RESETHAND;
        if(sigaction(30,&act,NULL)<0)
        {
                printf("install sigal error\n");
        }
        pid_t pid;         
        pid=getpid();
    printf("pid : %d\n",pid);
    sleep(10);
}

image.png

• kill：发送信号
• raise：给自己发信号
• alarm：计时器
• pause：挂起（等信号）（pause+alarm = sleep）：
• sigqueue：可以在发信号的时候传参