Linux信号 signal（）编程

在Linux的进程间通信中可以用signal（）函数进行信号与信息传递。

1.信号

信号的名字和编号：
每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头，例如“SIGIO ”、“SIGCHLD”等等。
信号定义在signal.h头文件中，信号名都定义为正整数。
具体的信号名称可以使用kill -l来查看信号的名字以及序号，信号是从1开始编号的，不存在0号信号。kill对于信号0又特殊的应用。

信号的名称：

2.信号处理

信号的处理有三种方法，分别是：忽略、捕捉和默认动作

• 忽略信号，大多数信号可以使用这个方式来处理，但是有两种信号不能被忽略（分别是 SIGKILL和SIGSTOP）。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法，如果忽略了，那么这个进程就变成了没人能管理的的进程，显然是内核设计者不希望看到的场景
• 捕捉信号，需要告诉内核，用户希望如何处理某一种信号，说白了就是写一个信号处理函数，然后将这个函数告诉内核。当该信号产生时，由内核来调用用户自定义的函数，以此来实现某种信号的处理。
• 系统默认动作，对于每个信号来说，系统都对应由默认的处理动作，当发生了该信号，系统会自动执行。不过，对系统来说，大部分的处理方式都比较粗暴，就是直接杀死该进程。

如何发送信号指令呢？

用kill命令

kill命令就是一个发送信号的工具，

kill 9 PID：杀死进程（使用ps指令来查看pid号）

kill -SIGKILL PID：杀死进程

3.信号简单编程

信号处理函数：signal函数

高级。。。。：sigaction函数

signal原型：

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

可以通俗的认为该函数：通过设置一个函数(回调函数)来处理捕获到异常信号时需要执行的操作，这个函数就是sighandler_t handler，接受信号的是 signum；

• 根据函数原型可以看出由两部分组成，一个是真实处理信号的函数，另一个是注册函数了。

对于sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);函数来说，signum 显然是信号的编号，handler 是中断函数的指针。

• 同样，typedef void (*sighandler_t)(int);中断函数的原型中，有一个参数是 int 类型，显然也是信号产生的类型，方便使用一个函数来处理多个信号。

kill函数原型：

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

pid：输入进程pid号可以使用getpid（）函数

sig：要干什么的信号，可以直接输入信号名称的数字；如9，对应关闭进程

• 示例代码：实现输入ctrl+c关闭不了程序，只有输入kill可以

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
  //     typedef void (*sighandler_t)(int);
 
  //     sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
 
void handler(int signum)
{
	printf("get signal=%d\n",signum);
	switch(signum){
		case 2:
			printf("SIGINT\n");
			break;
		case 9:
			printf("SIGKILL");
			break;
	}
}
 
int main()
{
	
	signal(SIGINT,handler);
	signal(SIGKILL,handler);
 
	while(1);
 
	return 0;
}

结果：

！！要在别的命令窗口输入kill -9 pid 才能杀死进程！！！

• 实现信号的忽略

通过在signal函数里写入SIG_IGN忽略信号的宏 实现

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
  //     typedef void (*sighandler_t)(int);
 
  //     sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
 
void handler(int signum)
{
	printf("get signal=%d\n",signum);
	switch(signum){
		case 2:
			printf("SIGINT\n");
			break;
		case 9:
			printf("SIGKILL");
			break;
	}
}
 
int main()
{
	
	signal(SIGINT,SIG_IGN);//SIG_IGN忽略信号的宏
	signal(SIGKILL,SIG_IGN);
 
	while(1);
 
	return 0;
}

4.收发信号并携带信息

入门：上述实现了简单的信号收发通过发信号 kill和收信号 signal，但是，无法携带信息

要实现携带信息需要解决：

 高级：

        发信号sigqueue：①用什么发②怎么放入消息

        收信号：①用什么绑定函数②如何读出消息

sigaction函数原型：

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
 
struct sigaction {
   void       (*sa_handler)(int); //信号处理程序，不接受额外数据，SIG_IGN 为忽略，SIG_DFL 为默认动作
   void       (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信号处理程序，能够接受额外数据和sigqueue配合使用
   sigset_t   sa_mask;//阻塞关键字的信号集，可以再调用捕捉函数之前，把信号添加到信号阻塞字，信号捕捉函数返回之前恢复为原先的值。
   int        sa_flags;//影响信号的行为SA_SIGINFO表示能够接受数据
 };
//回调函数句柄sa_handler、sa_sigaction只能任选其一

这个函数的原版帮助信息，可以通过man sigaction来查看。

注意此结构体的用法！！！

sigaction 是一个系统调用，根据这个函数原型，我们不难看出，在函数原型中，第一个参数signum参数指出要捕获的信号类型；第二个参数act如果不为空说明需要对该信号有新的配置；第三个参数oldact如果不为空，那么可以对之前的信号配置进行备份，以方便之后进行恢复。

sigaction函数的返回值为0表示成功，否则表示失败。如果成功，它将设置新的信号处理方式并清除旧的信号处理方式。如果失败，它将返回一个错误码

在这里额外说一下struct sigaction结构体中的 sa_mask 成员，设置在其的信号集中的信号，会在捕捉函数调用前设置为阻塞，并在捕捉函数返回时恢复默认原有设置。这样的目的是，在调用信号处理函数时，就可以阻塞默写信号了。在信号处理函数被调用时，操作系统会建立新的信号阻塞字，包括正在被递送的信号。因此，可以保证在处理一个给定信号时，如果这个种信号再次发生，那么他会被阻塞到对之前一个信号的处理结束为止。

sigaction 的时效性：当对某一个信号设置了指定的动作的时候，那么，直到再次显式调用 sigaction并改变动作之前都会一直有效。

关于结构体中的 flag 属性的详细配置，在此不做详细的说明了，只说明其中一点。如果设置为 SA_SIGINFO 属性时，说明了信号处理程序带有附加信息，也就是会调用 sa_sigaction 这个函数指针所指向的信号处理函数。否则，系统会默认使用 sa_handler 所指向的信号处理函数。在此，还要特别说明一下，sa_sigaction 和 sa_handler 使用的是同一块内存空间，相当于 union，所以只能设置其中的一个，不能两个都同时设置。

关于void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);处理函数来说还需要有一些说明。void* 是接收到信号所携带的额外数据；而struct siginfo这个结构体主要适用于记录接收信号的一些相关信息。

 siginfo_t {
               int      si_signo;    /* Signal number */
               int      si_errno;    /* An errno value */
               int      si_code;     /* Signal code */
               int      si_trapno;   /* Trap number that caused
                                        hardware-generated signal
                                        (unused on most architectures) */
               pid_t    si_pid;      /* Sending process ID */
               uid_t    si_uid;      /* Real user ID of sending process */
               int      si_status;   /* Exit value or signal */
               clock_t  si_utime;    /* User time consumed */
               clock_t  si_stime;    /* System time consumed */
               sigval_t si_value;    /* Signal value */  //输入参数
               int      si_int;      /* POSIX.1b signal */
               void    *si_ptr;      /* POSIX.1b signal */
               int      si_overrun;  /* Timer overrun count; POSIX.1b timers */
               int      si_timerid;  /* Timer ID; POSIX.1b timers */
               void    *si_addr;     /* Memory location which caused fault */
               int      si_band;     /* Band event */
               int      si_fd;       /* File descriptor */
}

其中的成员很多，si_signo 和 si_code 是必须实现的两个成员。可以通过这个结构体获取到信号的相关信息。
关于发送过来的数据是存在两个地方的，sigval_t si_value这个成员中有保存了发送过来的信息；同时，在si_int或者si_ptr成员中也保存了对应的数据。

发信号

sigqueue函数原型：

#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
union sigval {
   int   sival_int;
   void *sival_ptr;
 };

其中，第一个参数指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，第三个参数是指向sigval结构体的指针，用于设置信号的值。如果将value设置为NULL，则表示使用默认值。

union sigval value是用于设置信号值的结构体，它定义在头文件<signal.h>中。sigval结构体包含两个成员：sival_int和sival_ptr。

• sival_int是一个整数类型，用于表示信号的值。如果传递一个整数值给value指针，则使用sival_int来存储该值。!!!携带信息
• sival_ptr是一个指向指针的指针类型，用于表示信号的值。如果传递一个指针给value指针，则使用sival_ptr来存储该指针。

使用 sigaction 函数安装信号处理程序时，制定了 SA_SIGINFO 的标志。

sigaction 结构体中的 sa_sigaction 成员提供了信号捕捉函数。如果实现的是 sa_handler 成员，那么将无法获取额外携带的数据。

sigqueue 函数只能把信号发送给单个进程，可以使用 value 参数向信号处理程序传递整数值或者指针值。

sigqueue 函数不但可以发送额外的数据，还可以让信号进行排队（操作系统必须实现了 POSIX.1的实时扩展），对于设置了阻塞的信号，使用 sigqueue 发送多个同一信号，在解除阻塞时，接受者会接收到发送的信号队列中的信号，而不是直接收到一次。

但是，信号不能无限的排队，信号排队的最大值受到SIGQUEUE_MAX的，达到最大后，sigqueue 会失败，errno 会被设置为 EAGAIN。

代码收发演示：

收信号：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
//     int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
/*struct sigaction {
  void       (*sa_handler)(int); //信号处理程序，不接受额外数据，SIG_IGN 为忽略，SIG_DFL 为默认动作
  void       (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信号处理程序，能够接受额外数据和sigqueue配合使用
  sigset_t   sa_mask;//阻塞关键字的信号集，可以再调用捕捉函数之前，把信号添加到信号阻塞字，信号捕捉函数返回之前恢复为原先的值。
  int        sa_flags;//影响信号的行为SA_SIGINFO表示能够接受数据
  };
//回调函数句柄sa_handler、sa_sigaction只能任选其一*/


void handler(int signum,siginfo_t *info, void *context)  //  void       (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); 
{

	printf("get signum :%d\n",signum);


	if(context != NULL){

		printf("get data = %d\n",info->si_int);  /* POSIX.1b signal */

		printf("get data = %d\n",info->si_value.sival_int);   /* Signal value */  //输入参数
		printf("from :%d\n",info->si_pid);  /* Sending process ID */




	}	



}



int main()
{

	 struct sigaction act;
	act.sa_sigaction=handler;
	act.sa_flags=SA_SIGINFO;

	printf("get signal pid=%d\n",getpid());


	sigaction(SIGUSR1,&act,NULL);//SIGUSR1 用户自定义信号 默认处理：进程终止	

	while(1);



	return 0;
}

发信号：

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



int main(int argc,char **argv)
{
	int signum;
	int pid;

	signum=atoi(argv[1]);//ASCALL TO INT
	pid = atoi(argv[2]);


	union sigval value;
	value.sival_int = 12580;
	
	sigqueue(pid,signum,value);
	printf("pid=%d\n",getpid());




	return 0;
}

结果：

发现问题：

问si_value和si_int有啥区别，为啥输出一样？

si_value和si_int都是siginfo_t结构体的成员，用于存储与信号相关的信息。它们之间的区别如下：