signal用法

signal用法

1. 信号的概念和作用

信号是计算机系统中的一种通信方式，用于在进程之间传递信息。它是一种软件中断，用于通知进程发生了某个特定事件。当特定的事件发生时，操作系统会向进程发送一个信号，进程可以选择忽略、捕获或默认处理该信号。

信号的作用是实现进程间的通信和协作。通过发送信号，一个进程可以通知另一个进程发生了某个事件，从而触发相应的处理逻辑。例如，当用户按下Ctrl+C组合键时，操作系统会向当前前台进程发送SIGINT信号，进程可以捕获该信号并执行一些特定的操作，比如终止程序的执行。

2. 信号的分类

信号可以分为两类：标准信号和实时信号。

2.1 标准信号

标准信号是最常见的信号类型，由操作系统预定义并提供给用户空间程序使用。常见的标准信号包括：

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•

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SIGINT（中断信号）：通常由Ctrl+C组合键产生，用于请求进程中断执行。

SIGQUIT（退出信号）：通常由Ctrl+，用于请求进程退出，并生成core文件以供调试使用。

SIGILL（非法指令信号）：指示进程执行了非法的、无效的指令。

SIGSEGV（段错误信号）：指示进程访问了一个无效的内存地址。

SIGALRM（定时器信号）：用于定时器功能，可以设置定时器并在定时器到期时触发信号。

2.2 实时信号

实时信号是相对于标准信号而言的，它提供了更高的精度和可靠性。实时信号是在POSIX标准中引入的，用于满足实时应用程序对信号处理的特殊要求。实时信号的编号范围是从SIGRTMIN到SIGRTMAX。

3. 信号的发送和接收

3.1 信号的发送

在Linux系统中，可以使用kill命令向指定进程发送信号。kill命令的基本语法如下：

kill [-s 信号名或信号编号] 进程ID或进程组ID

其中，-s选项用于指定信号，可以使用信号的名称或编号。如果省略-s选项，则默认发送SIGTERM信号。

除了使用kill命令，还可以使用kill()系统调用来发送信号。kill()函数的原型如下：

#include

#include

int kill(pid_t pid, int sig);

其中，pid参数指定进程ID或进程组ID，sig参数指定信号。

3.2 信号的接收

进程可以通过三种方式来接收信号：忽略信号、执行默认操作或捕获信号并执行用户定义的处理函数。

3.2.1 忽略信号

进程可以调用signal()函数将某个信号的处理方式设置为忽略，示例代码如下：

#include

void handle_signal(int sig) {

// 什么也不做

}

int main() {

// 将SIGINT信号的处理方式设置为忽略

signal(SIGINT, SIG_IGN);

// 无限循环

while (1) {

// 空操作

}

return 0;

}

上述代码中，signal(SIGINT, SIG_IGN)将SIGINT信号的处理方式设置为忽略，即当接收到SIGINT信号时，进程将继续执行而不中断。

3.2.2 执行默认操作

对于大多数信号，操作系统都定义了默认的处理方式。进程可以调用signal()函数将某个信号的处理方式设置为默认操作，示例代码如下：

#include

void handle_signal(int sig) {

// 什么也不做

}

int main() {

// 将SIGINT信号的处理方式设置为默认操作

signal(SIGINT, SIG_DFL);

// 无限循环

while (1) {

// 空操作

}

return 0;

}

上述代码中，signal(SIGINT, SIG_DFL)将SIGINT信号的处理方式设置为默认操作，即当接收到SIGINT信号时，进程将被中断并终止。

3.2.3 捕获信号并执行用户定义的处理函数

进程可以调用signal()函数将某个信号的处理方式设置为用户定义的处理函数，示例代码如下：

#include

#include

void handle_signal(int sig) {

printf("Received signal %dn", sig);

}

int main() {

// 将SIGINT信号的处理方式设置为用户定义的处理函数

signal(SIGINT, handle_signal);

// 无限循环

while (1) {

// 空操作

}

return 0;

}

上述代码中，signal(SIGINT, handle_signal)将SIGINT信号的处理方式设置为用户定义的处理函数handle_signal，即当接收到SIGINT信号时，进程将执行handle_signal函数。

4. 信号的处理函数

信号的处理函数是一个用户定义的函数，用于处理接收到的信号。处理函数的原型如下：

void handle_signal(int sig);

其中，sig参数指定接收到的信号。

在处理函数中，可以执行任意的操作，比如输出日志、修改全局变量、发送信号等。需要注意的是，处理函数应尽量保持简短和快速，以免影响系统的响应性能。

5. 信号的阻塞和解除阻塞

进程可以使用sigprocmask()函数来阻塞或解除阻塞指定的信号。sigprocmask()函数的原型如下：

#include

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

其中，how参数指定操作类型，可以是以下三个值之一：

•

•

•

SIG_BLOCK：将set参数指定的信号添加到当前进程的信号掩码中，即阻塞这些信号。

SIG_UNBLOCK：将set参数指定的信号从当前进程的信号掩码中移除，即解除对这些信号的阻塞。

SIG_SETMASK：将set参数指定的信号替换当前进程的信号掩码，即只阻塞set参数指定的信号。

set参数指定要阻塞或解除阻塞的信号集合，oldset参数用于保存之前的信号掩码。

示例代码如下：

#include

#include

int main() {

sigset_t set, oldset;

// 清空信号集合

sigemptyset(&set);

// 添加SIGINT信号到信号集合

sigaddset(&set, SIGINT);

// 阻塞SIGINT信号

sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset);

// 输出信号掩码

sigset_t pending;

sigpending(&pending);

for (int i = 1; i < NSIG; i++) {

if (sigismember(&pending, i)) {

printf("Signal %d is pendingn", i);

}

}

// 解除阻塞SIGINT信号

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);

return 0;

}

上述代码中，sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset)将SIGINT信号添加到当前进程的信号掩码中，即阻塞SIGINT信号。然后通过sigpending()函数获取待处理的信号集合，并输出待处理的信号。最后，调用sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set,

NULL)解除对SIGINT信号的阻塞。

6. 信号的同步和异步处理

信号的处理方式可以分为同步处理和异步处理。

6.1 同步处理

同步处理是指当信号发生时，进程立即停止当前的执行，并转而执行信号处理函数。在信号处理函数执行完毕后，进程继续执行之前的操作。

同步处理可以保证信号的及时响应，但需要注意处理函数的执行时间，以免阻塞进程的正常执行。

6.2 异步处理

异步处理是指当信号发生时，进程继续执行当前的操作，不会立即转而执行信号处理函数。在合适的时机，操作系统会中断进程的正常执行，并执行信号处理函数。

异步处理可以提高进程的响应性能，但需要注意处理函数的执行时机和顺序，以免导致竞态条件或其他问题。

7. 使用示例

7.1 信号捕获和处理

下面是一个使用信号捕获和处理的示例程序，代码如下：

#include

#include

void handle_signal(int sig) {

printf("Received signal %dn", sig);

}

int main() {

// 设置SIGINT信号的处理函数

signal(SIGINT, handle_signal);

printf("Waiting ");

// 无限循环

while (1) {

// 空操作

}

return 0;

}

上述代码中，signal(SIGINT, handle_signal)将SIGINT信号的处理方式设置为用户定义的处理函数handle_signal。在主函数中，程序进入一个无限循环，等待接收信号。

7.2 信号阻塞和解除阻塞

下面是一个使用信号阻塞和解除阻塞的示例程序，代码如下：

#include

#include

int main() {

sigset_t set, oldset;

// 清空信号集合

sigemptyset(&set);

// 添加SIGINT信号到信号集合

sigaddset(&set, SIGINT);

// 阻塞SIGINT信号

sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset);

printf("Signal SIGINT is blockedn");

// 等待一段时间

sleep(5);

// 解除阻塞SIGINT信号

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);

printf("Signal SIGINT is unblockedn");

// 无限循环

while (1) {

// 空操作

}

return 0;

}

上述代码中，sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset)将SIGINT信号添加到当前进程的信号掩码中，即阻塞SIGINT信号。然后，程序等待5秒钟。最后，调用sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL)解除对SIGINT信号的阻塞。

8. 小结

本文介绍了信号的概念、分类、发送和接收、处理函数、阻塞和解除阻塞以及同步和异步处理。通过对信号的理解和运用，可以实现进程间的通信和协作，提高系统的响应性能。希望本文对你理解和使用信号有所帮助。