Linux信号：信号 信号集 信号集函数
1. 信号的概念
Linux进程间通信的方式之一。信号也称为“软件中断”。
信号特点：
- 简单；
- 携带信息有限；
- 满足特定条件才发送信号；
- 可进行用户空间和内核空间进程的交互；
信号4要素：
（1）编号；（2）名称；（3）事件；（4）默认处理方式。
2. 信号的编号
kill -l // 查看信号编号POSIX信号标准：
1~31为常规信号；34~64为实时信号（驱动编程、硬件相关）。
为保证代码可移植性，请使用信号名进行编程。
Linux常规信号介绍：
| 编号 | 信号 | 事件 | 默认处理 |
| 1 | SIGHUP | 用户退出shell时，由该shell启动的所有进程会收到SIGHUP信号。 | 终止进程 |
| 2 | SIGINT | Ctrl + c 触发该信号，由该终端启动的正在运行的进程会收到SIGINT信号。 | 终止进程 |
| 3 | SIGQUIT | Ctrl + \ 触发该信号，由该终端启动的正在运行的进程会收到SIGQUIT信号。 | 终止进程 |
| 4 | SIGILL | CPU检测到某些进程执行非法指令。 | 终止进程并产生core文件 |
| 5 | SIGTRAP | 由断点指令或其他trap指令产生。 | 终止进程并产生core文件 |
| 6 | SIGABRT | 调用abort函数时产生该信号。 | 终止进程并产生core文件 |
| 7 | SIGBUS | 非法访问内存地址、内存对齐出错。 | 终止进程并产生core文件 |
| 8 | SIGFPE | 发生致命运算错误。浮点运算错误、溢出、除数为0等。 | 终止进程并产生core文件 |
| 9 | SIGKILL | 无条件终止进程。该信号不能被忽略、处理、阻塞。 | 终止任意进程 |
| 10 | SIGUSE1 | 用户定义的信号。程序员可在程序中定义并使用该信号。 | 终止进程 |
| 11 | SIGSEGV | 进程进行了无效内存访问（段错误）。 | 终止进程并产生core文件 |
| 12 | SIGUSR2 | 用户定义的信号。程序员可在程序中定义并使用该信号。 | 终止进程 |
| 13 | SIGPIPE | Broken pipe向一个无读端的管道写数据。 | 终止进程 |
| 14 | SIGALRM | 定时器超时，超时时间由系统调用alarm设置。 | 终止进程 |
| 15 | SIGTERM | 终止进程，该信号可被阻塞、终止。通常用来通知程序正常退出。kill命令的缺省选项就是这个信号。 | 终止进程 |
| 16 | SIGSTKFLT | Linux早期版本的信号，使用极少。 | 终止进程 |
| 17 | SIGCHLD | 子进程结束时，父进程会收到该信号。 | 忽略 |
| 18 | SIGCONT | 使暂停的进程继续运行 | 继续/忽略 |
| 19 | SIGSTOP | 暂停进程。不能被忽略、处理、阻塞。 | 暂停进程 |
| 20 | SIGTSTP | Ctrl + z 触发该信号，暂停与终端交互的进程。 | 暂停进程 |
| 21 | SIGTTIN | 后台进程读终端控制台 | 暂停进程 |
| 22 | SIGTTOU | 类似于SIGTTIN，后台进程向终端输出数据时触发 | 暂停进程 |
| 23 | SIGURG | socket上有紧急数据时，向当前进程发出该信号 | 忽略 |
| 24 | SIGXCPU | 进程执行时间超过CPU时间的总量。（不是超过了时间片） | 终止进程 |
| 25 | SIGXFSZ | 超过文件最大长度 | 终止进程 |
| 26 | SIGVTALRM | 虚拟时钟产生的信号，类似于SIGALRM。该信号3计算该进程占用CPU的时间 | 终止进程 |
| 27 | SIGPROF | 类似于SIGVTALRM，计算进程占用CPU时间 + 系统调用时间 | 终止进程 |
| 28 | SIGWINCH | 窗口大小变化时触发 | 忽略 |
| 29 | SIGIO | 向进程发出一个异步IO事件 | 忽略 |
| 30 | SIGPWR | 关机 | 终止进程 |
| 31 | SIGSYS | 无效的系统调用 | 终止进程并产生core文件 |
| 31~64 | SIGRTMIN~SIGRTMAX | Linux实时信号，无固定含义，可由用户自定义 | 终止进程 |
3. 信号的状态
（1）产生状态
a）用户发出信号：
Ctrl + c ：SIGINT；
Ctrl + \ ：SIGQUIT；
Ctrl + z ：SIGSTOP；
b）硬件异常：
除数为0、无效内存访问、溢出等，被硬件检测到通知内核，内核将对应的信号发给相应进程。
c）软件异常：
检测到某种软件信号（如定时器alarm），则通知相关进程。
d）系统调用：
如kill、raise、abort等系统调用会发出信号。
注意：接收信号进程与发送信号进程的所有者必须相同，或发送信号进程的所有者是root用户。
e）kill、killall等会发送信号。
（2）未决状态：信号未被处理。
（3）递达状态：信号被处理了。
4. 阻塞信号集 & 未决信号集
每个进程的PCB中有两个信号集合：阻塞信号集 & 未决信号集。
两个集合都是用位图表示信号的状态，1表示阻塞或未决。
仅可设置阻塞信号集；未决信号集由内核自动设置。
（1）阻塞信号集：
将某信号加入该阻塞信号集，该信号将被阻塞；
若被阻塞期间收到该信号，则不会被处理；
但在解除阻塞后，阻塞期间收到的那次信号仍然会被处理，相当于滞后处理该信号。
（2）未决信号集：
某信号产生，未决信号集中描述该信号的状态位被置为1，表示该信号为未决状态；当信号被处理，该信号对应的状态位被置为0。
信号产生后由于某些原因（主要为被阻塞）不能抵达，这些信号状态为未决状态。
信号被阻塞期间，一直处于未决状态。
5. 信号集函数
（1）信号集操作函数
#include<signal.h>int sigemptyset(sigset_t* set); // 将set信号集置空
int sigfillset(sigset_t* set); // 将所有信号加入set信号集
int sigaddset(sigset_t* set, int signo); // 将signo信号加入set信号集
int sigdelset(sigset_t* set, int signo); // 将signo信号从set信号集移除
int sigismember(const sigset_t* set, int signo); // 判断set信号集中是否存在signo信号/*sigset_t为二进制位图*/信号集操作函数使用示例：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>void showSet(sigset_t* set) { // 显示信号集for (int i = 1; i < 32; i++) {if (sigismember(set, i)) {printf("1");} else {printf("0");}}putchar('\n');
}int main(int argc, const char* argv[]) {int i = 0;// 定义信号集sigset_t set;// 清空信号集sigemptyset(&set);puts("sigemptyset后的信号集：");showSet(&set);// 将所有的信号加入信号集sigfillset(&set);puts("sigfillset后的信号集：");showSet(&set);// 将信号1,3从信号集中移除sigdelset(&set, SIGHUP);sigdelset(&set, SIGQUIT);puts("sigdelset后的信号集：");showSet(&set);// 将信号1,3加入信号集sigaddset(&set, SIGHUP);sigaddset(&set, SIGQUIT);puts("sigaddset后的信号集：");showSet(&set);return 0;
}运行结果：
（2）sigprocmask函数
#include<signal.h>int sigprocmask(int how, const sigset_t* set, sigset_t* oldset);
/*
功能：根据how指定的方法对进程的阻塞信号集进行操作。新的阻塞信号集由set指定，原先的阻塞信号集由oldset保存。参数：how：对阻塞信号集的操作方式：SIG_BLOCK：向阻塞信号集中添加set信号集，新的信号集是set与oldset的并集。相当于mask = mask | set;SIG_UNBLOCK：从阻塞信号集中删除set集合。相当于mask = mask & ~set;SIG_SETMASK：将阻塞信号集设置为set。相当于mask = set;set：要操作的信号集地址。若为NULL，则不改变阻塞信号集。仅将当前的阻塞信号集保存到oldset中。oldset：保存原先阻塞信号集的地址。返回值：成功：0失败：-1，失败时错误码只可能是EINVAL，表示参数how不合法。
*/sigprocmask示例：
屏蔽SIGINT（Ctrl + C）信号。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>void func0(int signum) {printf("捕捉到信号：%d\n", signum);
}void func1(int signum) {printf("捕捉到信号：%d\n", signum);
}int main(int argc, const char* argv[]) {int ret = -1;// 信号集sigset_t set;sigset_t old;/*注册信号处理函数。*/// SIGINT: Ctrl + c 2号信号signal(SIGINT, func0);/*SIGQUIT: Ctrl + \*/signal(SIGQUIT, func1);/*将SIGINT加入阻塞信号集*/printf("按回车键阻塞信号2 SIGINT.\n");// 只能输入回车，输入一个字符再回车，就相当于输入两个字符；第二个回车被下面的getchar接收。getchar();sigemptyset(&set); // 清空信号集sigaddset(&set, SIGINT); // 将2号信号加入信号集sigemptyset(&old); // 清空信号集ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &old); // 设置阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}printf("2号信号SIGINT屏蔽成功.\n");printf("按下回车键解除2号信号的屏蔽.\n");getchar();/*将阻塞信号集设置为原先的集合*/ret = sigprocmask(SIG_SETMASK, &old, NULL);if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}getchar();return 0;
}运行结果：
（3）sigpending函数
获取未决信号集
#include<signal.h>int sigpending(sigset_t* set);
/*
功能：获取未决信号集存入set集合
参数：set：存储未决信号集
返回值：成功：0失败：-1
*/sigpending示例：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>int main(int argc, const char* argv[]) {int ret = -1;sigset_t new;sigset_t old;sigset_t set;sigemptyset(&new); // 清空信号集setsigemptyset(&old); // 清空信号集setsigemptyset(&set); // 清空信号集set/*将信号2、3放入信号集*/sigaddset(&new, SIGINT);sigaddset(&new, SIGQUIT);ret = sigprocmask(SIG_BLOCK, &new, &old); // 将信号2、3放入阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigprocmask");return 1;}getchar();ret = sigpending(&set); // 获取阻塞信号集if (-1 == ret) {perror("sigpending");return 1;}for (int i = 1;i < 32;i++) { // 打印阻塞信号集if (sigismember(&set, i)) {printf("%d ", i);}}putchar('\n');return 0;
}将信号2、信号3加入阻塞信号集后，按Ctrl + c、Ctrl + \ ，被阻塞，之后解除阻塞会捕捉到信号2、信号3.
运行结果：
