Linux中行程的信號

我們在Linux的shell下啟動一個前臺行程，然后按下ctrl+c使行程中斷，那有沒有想過它的底層原理是什么？

一、行程信號是什么？

行程信號是一種“軟體中斷”，一種事件通知機制，通知行程發生了某個事件，打斷行程當前操作，去處理這個事件，
查看信號種類：kill -l

每個信號表示一個事件，總共有62種信號，1-31號信號是借鑒Unix作業系統的非可靠信號（可能會信號丟失），34-64號是可靠信號，
在路徑： /usr/include/bits/signum.h,查看這個頭檔案，這些信號都被定義為宏，

二、信號的生命周期

產生——注冊——注銷——處理

1.信號產生

ctrl+\ ：發送SOGQUIT退出信號；

ctrl+z：發送SIGSTOP停止信號

int main(int argc, char *argv[])
{
    while(1)
    {
        printf("_____________\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

該行程處于“T”狀態，行程由前臺行程變為后臺行程，
jobs：查看后臺停止作業；
fg 作業序號：將該后臺停止作業轉換到前臺，

2.軟體產生：
kill（命令）：kill -signum pid 殺死一個行程，給行程發送一個信號-默認是終止信號（例如kill -9 就是發送SIGKILL信號），如果不指定信號，則發送默認信號SIGTERM；
kill函式（系統呼叫）：int kill(pid_t pid, int sig);
引數解釋：pid：指定要將信號發送給哪個行程；
sig：指定要發送的信號；
回傳值：成功回傳0，失敗回傳-1.

int main(int argc, char *argv[])
{
    kill(getpid(),SIGINT);
    while(1)
    {
        printf("_____________\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

運行程式直接中斷，

int raise(int sig)：給呼叫行程自身發送指定信號，

unsigned int alarm(unsigned int seconds):設定一個定時器，多少seconds秒后，給行程發送一個SIGALRM信號（該信號默認處理方式為退出行程），

int main(int argc, char *argv[])
{
    alarm(3);
    while(1)
    {
        printf("_____________\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

void abort(void):給行程發送一個SIGABRT信號，abort函式使當前行程接收到信號而例外終止，

2.信號在行程中注冊

在行程的pcb中有個未決信號集合（pending）-還沒有被處理的信號的集合——位圖，還有一個struct sigqueue專門存放信號資訊節點的佇列（雙向鏈表），
注冊就是在未決信號集合中標記信號將0置為1，然后給雙向鏈表中添加信號的資訊節點，
非可靠信號：若信號已經注冊，則不作任何操作；
可靠信號：無論信號是否注冊，都會進行注冊（置1加添加節點），

3.信號注銷

洗掉在行程pcb中的信號資訊節點，重置位圖為0，
非可靠信號：洗掉資訊節點，直接位圖置0；
可靠信號：洗掉資訊節點之后，確定沒有相同節點才會重置位圖，

4.信號處理

執行信號的處理回呼函式（sigaction-handler），

如何修改信號的處理流程，暨修改處理函式？

1.sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
引數解釋：
sigunm：信號值；
handler：信號要新指定的處理方式；
handler：SIG_DFL-默認；SIG_IGN-忽略；自定義函式，
自定義函式的型別：typedef void (*sighandler_t)(int);
回傳值：成功回傳信號原來的處理方式，失敗回傳-1（SIG_ERR），
舉例忽略SIGINT，暨忽略ctrl+c：

int main(int argc, char *argv[])
{
    signal(SIGINT,SIG_IGN);
    while(1)
    {
        printf("_____________\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

自定義處理回呼函式：
把SIGINT的處理方式改為列印信號值，

void sigcb(int signo)
{
    printf("recv signo : %d\n", signo);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    signal(SIGINT,sigcb);
    while(1)
    {
        printf("_____________\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

暨運行程式后按一次ctrl+c就會列印一次2.

注意：9號信號和19號信號不能被修改處理操作，

自定義處理方式的信號捕捉流程：

信號的處理是一種異步操作，

如何使程式運行從用戶態切換到內核態：
中斷、例外、系統呼叫

信號的阻塞

阻塞一個信號表示收到這個信號之后暫時不去處理，知道解除阻塞之后進行處理，
行程pcb中有一個信號阻塞集合，在這個集合中標記那個信號則阻塞哪個信號，

int sigprocmask(int how, const sigset_t * set, sigset_t * oldset);
引數解釋：
how：要對信號阻塞集合進行的操作型別；
oldset：保存原有集合；
set：新集合；
①SIG_BLOCK：將set集合中的信號添加到阻塞集合中；block |= set；（block：101，set：010；——111）
②SIG_UNBLOCK：從阻塞集合中移除set集合中的信號；
③SIG_SETMASK：將set集合中的信號設定為阻塞集合的信號；block = set，覆寫式設定，
回傳值：成功回傳0，失敗回傳-1.

   #include <signal.h>

   int sigemptyset(sigset_t *set);清空set集合

   int sigfillset(sigset_t *set);將所有信號添加到set集合中

   int sigaddset(sigset_t *set, int signum);將指定信號添加到集合中

   int sigdelset(sigset_t *set, int signum);從集合中移除指定信號

   int sigismember(const sigset_t *set, int signum);判斷信號是否在集合中

舉個栗子：自定義修改兩種信號（可靠和非可靠）signal， 先阻塞信號sigprocmask SIG_BLOCK，再使行程暫停getchar，暫停期間給行程發送信號，讓行程繼續運行，解除信號阻塞sigprocmask SIG_UNBLOCK，

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

void sigcb(int signo)
{
    printf("recv sino:%d\n", signo);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    signal(SIGINT, sigcb);//非可靠信號
    signal(40,sigcb);//可靠信號
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigfillset(&set);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set,NULL);
    printf("回車解除暫停\n");
    getchar();
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&set,NULL);
    while(1)
    {
        sleep(1); 
    }
    return 0;
}