《LinuxC从入门到精通》.明日科技.第11章.信号及信号处理

1、信号概述本讲大纲：在在终终端中端中查查看常看常见见的信的信号号信信号处号处理理在终端中查看常见的信号 在在LinuxLinux这个多用户多进程的系统中，信号的存在是必然的，这个多用户多进程的系统中，信号的存在是必然的，信号可以理解为一个软中断，在某个条件下，系统会发出某个信信号可以理解为一个软中断，在某个条件下，系统会发出某个信号给正在运行的进程，通知进程需要去执行某一特定的事件。号给正在运行的进程，通知进程需要去执行某一特定的事件。在前面的进程控制一章中，介绍了在终端中可以使用在前面的进程控制一章中，介绍了在终端中可以使用killkill命令查看命令查看LinuxLinux系统中所支持的信号

2、，这些信号都是以系统中所支持的信号，这些信号都是以SIGSIG开头的，接下来开头的，接下来对对LinuxLinux系统中常见的信号进行介绍。系统中常见的信号进行介绍。11.1.1 在终端中查看常见的信号 在终端中输入命令在终端中输入命令“kill l”kill l”可以列出可以列出LinuxLinux系统中的所有信号系统中的所有信号，如图，如图11.111.1所示。所示。说明：图说明：图11.111.1中，每一个信号类型前面都有一个正整数，中，每一个信号类型前面都有一个正整数，这个正整数与信号代表相同的含义，称之为信号编号。这个正整数与信号代表相同的含义，称之为信号编号。 信号的宏定义和编号都

3、定义在信号的宏定义和编号都定义在signal.hsignal.h头文件中。在终端中可头文件中。在终端中可以通过输入命令以通过输入命令“man 7 signal”man 7 signal”查看查看LinuxLinux系统中支持的信号的系统中支持的信号的详细含义，如图详细含义，如图11.211.2所示。所示。信号处理 信号作为一种进程间通信的机制，主要用于处理异步事件，通信号作为一种进程间通信的机制，主要用于处理异步事件，通常如果有信号发送到正在执行的进程中时，进程会有如下常如果有信号发送到正在执行的进程中时，进程会有如下3 3种处理种处理信号的方法：信号的方法：（1 1）默认信号的处理方法，系统

4、为每一个信号都设置了默认的处）默认信号的处理方法，系统为每一个信号都设置了默认的处理方法，通常为终止进程。理方法，通常为终止进程。（2 2）捕捉信号，使进程执行指定的程序代码。）捕捉信号，使进程执行指定的程序代码。（3 3）忽略信号，对该信号不做任何处理。进程继续执行。）忽略信号，对该信号不做任何处理。进程继续执行。这这3 3种处理捕捉到的信号的方法只是比较基本的方法，在实际应用种处理捕捉到的信号的方法只是比较基本的方法，在实际应用中，对信号的处理并不会这么单一，例如，有些进程在执行时不中，对信号的处理并不会这么单一，例如，有些进程在执行时不希望被信号突然打断，但是还不希望忽略此信号，此时进程

5、会将希望被信号突然打断，但是还不希望忽略此信号，此时进程会将该信号挂起，在需要时在处理该信号。该信号挂起，在需要时在处理该信号。产生信号本讲大纲：kill()kill()函函数数raise()raise()函函数数alarm()alarm()函函数数kill()函数前面介绍的在终端中通过前面介绍的在终端中通过killkill命令产生信号的方法，原理主要是命令产生信号的方法，原理主要是killkill命令调用了命令调用了kill()kill()函数实现了这个功能。函数实现了这个功能。kill()kill()函数主要用于向指定的进程或进程组发送信号，该函数的定义形式为：函数主要用于向指定的进程或进

6、程组发送信号，该函数的定义形式为：#include#include#include#includeInt kill(pid_t pid,int sig);Int kill(pid_t pid,int sig);参数参数pidpid为进程号或进程组号；参数为进程号或进程组号；参数sigsig为要发送的信号类型的编号。为要发送的信号类型的编号。参数参数pidpid的取值范围不同，发送的信号触发的事件也是不同的，其取值范围如下：的取值范围不同，发送的信号触发的事件也是不同的，其取值范围如下： pid=0pid=0：将信号发送到当前进程所在的进程组里的每一个进程。：将信号发送到当前进程所在的进程组里的

7、每一个进程。 pid=-1pid=-1：将信号发送给除了：将信号发送给除了initinit进程外的当前进程中有权发送的所有进进程外的当前进程中有权发送的所有进程。程。 pid-1pid-1：将信号发送给进程组（：将信号发送给进程组（-pid-pid）中的每一个进程。）中的每一个进程。 如果如果pidpid为一个有效的进程或进程组号，信号将发送给为一个有效的进程或进程组号，信号将发送给pidpid所代表的进程所代表的进程或进程组。或进程组。& &说明：如果参数说明：如果参数sigsig为为0 0，就没有信号可以发送，但会进行错误检查。，就没有信号可以发送，但会进行错误检查。raise()函数ra

8、ise()raise()函函数数主要用于主要用于将将信信号发号发送送给当给当前前进进程。程。raise()raise()函函数数的原型的原型为为：#include#includeInt raise(int sig);Int raise(int sig);参数参数sigsig为发送的信号类型的编号。为发送的信号类型的编号。如果函数调用成功，返回值为如果函数调用成功，返回值为0 0；如果调用失败，返回值为非；如果调用失败，返回值为非0 0。说明：由说明：由raise()raise()函数的功能可以知道，使用函数的功能可以知道，使用kill()kill()函数也函数也可以实现这一功能，如可以实现这一

9、功能，如kill(getpid(),sig)kill(getpid(),sig)。alarm()函数alarm()alarm()函函数数主要用于主要用于为发为发送的信送的信号设号设定一定一个时间个时间警告，使系警告，使系统统在在设设定的定的时间时间之后之后发发送信送信号号。alarm()alarm()函函数数的原型的原型为为：#include#includeunsigned int alarm(unsigned int seconds);unsigned int alarm(unsigned int seconds);参数参数secondsseconds为设定的时间值。如果为设定的时间值。如果

10、secondsseconds设置为设置为0 0值，那么值，那么alarm()alarm()函数设置的警告时钟将无效。函数设置的警告时钟将无效。alarm()alarm()函数安排在函数安排在secondsseconds时间之后，发送一个信号时间之后，发送一个信号SIGALRMSIGALRM给进程。在默认的情况下，进程接收到给进程。在默认的情况下，进程接收到SIGALRMSIGALRM信号会终止运行信号会终止运行。如果不希望终止进程，可以在进程捕获到该信号后修改默认的。如果不希望终止进程，可以在进程捕获到该信号后修改默认的处理函数。处理函数。调用调用alarm()alarm()函数后，之前设置的

11、任何警告时钟都取消。函数后，之前设置的任何警告时钟都取消。标题捕捉信号本讲大纲：signal()signal()函函数数sigaction()sigaction()函函数数signal()函数在前面信号的介绍中，了解到有3种对信号的处理方法，一种是系统对信号的默认处理方法；一种是忽略信号；还有一种是捕获信号。其实对于忽略信号和捕获信号，都是修改系统默认信号的处理方法。在Linux系统中，可以使用signal()函数和sigaction()函数对默认的信号处理方法进行修改，接下来对这两个函数进行详细讲解。11.3.1 signal()函数signal()函数用于修改某个信号的处理方法，该函数的定

12、义形式如下：#includetypedef void(*sogjamd;er_t)(int);sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);参数signum代表信号类型的编号；参数handler代表指向信号新的处理方法的指针，如果指针指向一个函数，那么捕捉到signum信号时，会执行这个特殊函数处理信号；参数handler还可以设置为SIG_IGN或SIG_DFL，SIG_IGN代表忽略该信号，而SIG_DFL代表采用默认的处理方法。使用一个自己定义的特殊函数作为信号的处理方法，这种处理信号的方法叫做“捕捉信号”。U注意：在系统提供的

13、信号类型中，SIGKILL和SIGSTOP信号不能被捕获或者忽略。signal()函数调用成功时，返回先前的信号，处理调用的函数指针；调用失败时，返回SIG_ERR。例11.1 结合前面介绍的产生信号的函数，产生不同的信号，通过signal()函数捕捉信号，掌握signal()函数的使用方法。（实例位置：光盘TMsl111）#include#include#includevoid sigint(int sig);void sigcont(int sig);int main(void)char a100;if(signal(SIGINT,&sigint)=SIG_ERR)/修改SIGINT信号的

14、处理方法为sigint()函数perror(sigint signal error!);sigaction()函数sigaction()函数主要用于读取和修改指定信号的处理动作。该函数的定义形式为：#includeInt sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);参数signum表示要捕获信号类型的编号，参数act和oldact都是指向sigaction结构体类型的指针。参数act表示需要修改的指定的新的处理动作，而该信号的原有处理动作保存到参数oldact指向的缓冲区中。U注意：如果两

15、个sigaction结构体类型的指针act和oldact都指向空，则两个指针参数不会实现上述功能。结构体类型sigaction的定义形式如下：struct sigactionvoid(*sa_handler)(int);void(*sa_sigaction)(int ,siginfo_t *,void *);sigset_t sa_mask;int sa_flags;void(*sa_restorer)(void);如果将上述结构体中的成员sa_handler设置为SIG_IGN，表示忽略信号；设置为SIG_DFL，表示执行系统默认的处理动作；设置为一个函数指针的话，表示用自定义处理函数捕捉信

16、号，也可以称之为向内核注册了一个信号处理函数。这个自定义的信号处理函数的返回值为void，可以传递一个int参数，表示要处理的信号类型的编号，这样就可以通过调用一个函数执行多种信号的处理动作。只是这个函数并不是被主函数main()所调用而是被系统所调用。例11.2 调用sigaction()函数修改SIGINT信号的处理方法，修改为显示接收到的信号编号，并累加计时，直到接收到下一个信号的到来。（实例位置：光盘TMsl112）程序的代码如下：#include #include #include int i=0;标题信号的阻塞本讲大纲：sigprocmask()sigprocmask()函函数数s

17、igsuspend()sigsuspend()函函数数sigpending()sigpending()函函数数sigprocmask()函数在前面介绍信号处理时，提到了信号的处理并没有那么的简单，而是有的时候进程并不希望被突如在前面介绍信号处理时，提到了信号的处理并没有那么的简单，而是有的时候进程并不希望被突如其来的信号中断当前的执行，也不希望信号从此被忽略掉，而是希望过一段时间之后再去处理这个其来的信号中断当前的执行，也不希望信号从此被忽略掉，而是希望过一段时间之后再去处理这个信号，这种情况下，可以使用阻塞信号的方法来实现。能够实现信号阻塞的操作有信号，这种情况下，可以使用阻塞信号的方法来实

18、现。能够实现信号阻塞的操作有3 3个系统调用函个系统调用函数，分别是数，分别是sigprocmask()sigprocmask()函数、函数、sigsuspend()sigsuspend()函数和函数和sigpending()sigpending()函数，下面分别对它们进行详函数，下面分别对它们进行详细讲解。细讲解。说明：信号屏蔽字就是进程中被阻塞的信号集，这些信号不能发送给该进程，它们在该说明：信号屏蔽字就是进程中被阻塞的信号集，这些信号不能发送给该进程，它们在该进程中被进程中被 屏蔽屏蔽 了，也就是被阻塞了。了，也就是被阻塞了。11.4.1 sigprocmask()函数sigprocma

19、sk()sigprocmask()函函数数可用于可用于检测检测和改和改变进变进程的信程的信号号掩掩码码，该该函函数数的定的定义义形式如下：形式如下：#include#includeInt sigprocmask(int how,const sigset_t Int sigprocmask(int how,const sigset_t * *newset,sigset_t newset,sigset_t * *oldset);oldset);sigprocmask()sigprocmask()函函数数有有3 3个参数个参数，参数参数howhow表示修改信表示修改信号屏号屏蔽字的方式；蔽字的方式；

20、参数参数newsetnewset表示把表示把这个这个信信号号集集设为设为新的新的当当前信前信号屏号屏蔽字，如果蔽字，如果为为NULLNULL则则不改不改变变；参数参数oldsetoldset表示保存表示保存进进程程旧旧的信的信号屏号屏蔽字蔽字，如果，如果为为NULLNULL则则不保存。不保存。参数参数howhow的取的取值值不同不同带来带来的操作行的操作行为为也不同，也不同，该参数该参数的可的可选值选值如下：如下：SIG_BLOCKSIG_BLOCK：该值该值代表的功能是代表的功能是将将newsetnewset所指向的信所指向的信号号集中所包含的信集中所包含的信号号加到加到当当前的信前的信号号

21、掩掩码码中中作作为为新的信新的信号屏号屏蔽字。蔽字。SIG_UNBLOCKSIG_UNBLOCK：将参数将参数newsetnewset所指向的信所指向的信号号集中的信集中的信号从当号从当前的信前的信号号掩掩码码中移除。中移除。SIG_SETMASKSIG_SETMASK：设设置置当当前信前信号号掩掩码为参数码为参数newsetnewset所指向的信所指向的信号号集中所包含的信集中所包含的信号号。函数调用成功则返回函数调用成功则返回0 0；出错则返回；出错则返回-1-1。注意：注意：sigprocmask()sigprocmask()函数只为单线程定义的，在多线程中要使用函数只为单线程定义的，在

22、多线程中要使用pthread_sigmaskpthread_sigmask变量，在使变量，在使用之前需要声明和初始化。用之前需要声明和初始化。sigsuspend()函数sigsuspend()sigsuspend()函函数数主要主要实现实现了等待一了等待一个个信信号号的到的到来来，即，即将当将当前前进进程挂起。程挂起。该该函函数数的定的定义义形式如下：形式如下：#include#includeInt sigsuspend(const sigset_t Int sigsuspend(const sigset_t * *mask);mask);参数参数maskmask是一个是一个sigset_t

23、sigset_t结构体类型的指针，指向一个信号集，结构体类型的指针，指向一个信号集，当函数当函数sigsuspend()sigsuspend()函数被调用时，参数函数被调用时，参数maskmask所指向的信号集中所指向的信号集中的信号被复制给信号掩码。随后，进程会被挂起，直到信号被捕的信号被复制给信号掩码。随后，进程会被挂起，直到信号被捕捉到，执行信号相应的处理方法返回时，该函数才会返回，此时捉到，执行信号相应的处理方法返回时，该函数才会返回，此时，信号掩码恢复为函数调用前的值。，信号掩码恢复为函数调用前的值。sigpending()函数在调用信号屏蔽的相关函数后，被屏蔽的信号对于调用进程是阻

24、塞的，不能发送给调用进程，因此是待定的（pending），而调用sigpending()函数可以取得这些阻塞的信号集。sigpending()函数的定义形式如下：#includeint sigpending(sigset_t *set);参数set为一个sigset_t类型的指针，指向一个信号集。调用sigpending()函数成功时，参数set会取得被悬挂的信号集，返回值为0；如果调用失败，会返回-1。例11.3 调用信号阻塞函数将SIGINT信号阻塞。（实例位置：光盘TMsl113）程序代码如下：#include #include #include #include static void

25、 sig_handler(int signo)/*自定义的信号SIGINT处理函数*/ printf(信号SIGINT 被捕捉！n );int main() sigset_t new, old, pend; if (signal(SIGINT, sig_handler) = SIG_ERR)/*注册一个信号处理函数sig_handler*/ perror(signal); exit(1); if (sigemptyset(&new) 0)/*清空信号集*/ perror(sigemptyset); if (sigaddset(&new, SIGINT) 0)/*向new信号集中添加SIGINT

26、信号*/标题信号处理的安全问题 在多进程通信时，开发人员通常都会考虑到每个进程运行的安全问题，信号作为进程的异步通信方式，在多进程通信时，开发人员通常都会考虑到每个进程运行的安全问题，信号作为进程的异步通信方式，在实际应用中是相当方便的，但是信号的使用存在一定的安全隐患。信号并不仅是在程序出现错误时才调用在实际应用中是相当方便的，但是信号的使用存在一定的安全隐患。信号并不仅是在程序出现错误时才调用的。有的时候开发人员也会为了实现某些逻辑的需求，而在程序中安装一个信号，例如，的。有的时候开发人员也会为了实现某些逻辑的需求，而在程序中安装一个信号，例如，SIGUSR1SIGUSR1（预留信（预留信

27、号）、号）、SIGRTMINSIGRTMIN（未定义）等，信号在执行了相应的处理函数后，剩下的程序还将正常运行，此时，开发（未定义）等，信号在执行了相应的处理函数后，剩下的程序还将正常运行，此时，开发人员容易被产生的信号进入另一个运行顺序中，而忽略了该信号处理函数执行时的上下文。人员容易被产生的信号进入另一个运行顺序中，而忽略了该信号处理函数执行时的上下文。 由于信号是用来处理异步事件的，也就是说，信号处理函数执行的上下文所实现的功能是不确定的，例由于信号是用来处理异步事件的，也就是说，信号处理函数执行的上下文所实现的功能是不确定的，例如，一个运行中的程序在调用某个库函数时，可能会被突如其来的信号中断，库函数会提前出错返回，进而如，一个运行中的程序在调用某个库函数时，可能会被突如其来的信号中断，库函数会提前出错返回，进而转去执行该信号的处理函数。对于转去执行该信号的处理函数。对于alarm()alarm(