Linux下捕捉信号

关于 信号signal的知识铺垫 点这里

信号由三种处理方式：

1. 忽略
2. 执行该信号的默认处理动作
3. 捕捉信号

如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个自定义函数，这称为捕捉信号。

进程收到一个信号后不会被立即处理，而是在恰当时机进行处理！即内核态返回用户态之前 ！

但是由于信号处理函数的代码在用户空间，所以这增加了内核处理信号捕捉的复杂度。

内核实现信号捕捉的步骤：

1. 用户为某信号注册一个信号处理函数sighandler。
2. 当前正在执行主程序，这时候因为中断、异常或系统调用进入内核态。
3. 在处理完异常要返回用户态的主程序之前，检查到有信号未处理，并发现该信号需要按照用户自定义的函数来处理。
4. 内核决定返回用户态执行sighandler函数，而不是恢复main函数的上下文继续执行！（sighandler和main函数使用的是不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程）
5. sighandler函数返回后，执行特殊的系统调用sigreturn从用户态回到内核态
6. 检查是否还有其它信号需要递达，如果没有 则返回用户态并恢复主程序的上下文信息继续执行。

signal

给某一个进程的某一个信号（标号为signum）注册一个相应的处理函数，即对该信号的默认处理动作进行修改，修改为handler函数指向的方式；

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

signal函数接受两个参数：一个整型的信号编号，以及一个指向用户定义的信号处理函数的指针。　　

此外，signal函数的返回值是一个指向调用用户定义信号处理函数的指针。

sigaction

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
struct sigaction
{
               void     (*sa_handler)(int);          //信号处理方式
               void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  //实时信号的处理方式  暂不讨论
               sigset_t   sa_mask;   //额外屏蔽的信号
               int        sa_flags;
               void     (*sa_restorer)(void);
};

signum是指定信号的编号。

处理方式：

1. 若act指针非空,则根据act结构体中的信号处理函数来修改该信号的处理动作。
2. 若oact指针非 空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。
3. 现将原来的处理动作备份到oact里，然后根据act修改该信号的处理动作。

（注：后两个参数都是输入输出型参数！）

将sa_handler三种可选方式：

1. 赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号；
2. 赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作；
3. 赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册一个信号处理函 数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。

（注：这是一个回调函数,不是被main函数调用,而是被系统所调用）

　　当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么 它会被阻塞到当前处理结束为止。

pause

pause函数使调用进程挂起直到有信号递达！

#include <unistd.h>
int pause(void);

处理方式：　

• 如果信号的处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数没有机会返回;
• 如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause不返回;
• 如果信号的处理动作是捕捉,则调用了信号处理函数之后pause返回-1,errno设置为EINTR。

所以pause只有出错的返回值(类似exec函数家族)。错误码EINTR表示“被信号中断”。

举个栗子

1. 定义一个闹钟，约定times秒后，内核向该进程发送一个SIGALRM信号；
2. 调用pause函数将进程挂起，内核切换到别的进程运行；
3. times秒后，内核向该进程发送SIGALRM信号，发现其处理动作是一个自定义函数，于是切回用户态执行该自定义处理函数；
4. 进入sig_alrm函数时SIGALRM信号被自动屏蔽,从sig_alrm函数返回时SIGALRM信号自动解除屏蔽。然后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核,之后再返回用户态继续执行进程的主控制流程(main函数调用的mytest函数)。
5. pause函数返回-1,然后调用alarm(0)取消闹钟,调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理 动作。

/*************************************************************************
 > File Name: Pause.c
 > Author:Lynn-Zhang
 > Mail: [email protected]
 > Created Time: Sun 14 Aug 2016 12:27:03 PM CST
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
void sig_alarm(int signum)
{
    printf("I am a custom handler!\n");
}
void mysleep(unsigned int times)
{
    //注册两个信号处理动作
    struct sigaction new,old;
    new.sa_handler=sig_alarm; //信号处理函数
    sigemptyset(&new.sa_mask);//不屏蔽任何信号屏蔽字
    new.sa_flags=0;

    //对SIGALRM 信号的默认处理动作修改为自定义处理动作
    sigaction(SIGALRM,&new,&old);
    alarm(times);
    pause(); //挂起等待
    alarm(1);
    sleep(2);
    alarm(0); //取消闹钟
    //恢复SIGALRM 信号到默认处理动作
    sigaction(SIGALRM,&old,NULL);
    alarm(1);
    sleep(2);
}
int main()
{
    while(1)
    {
        mysleep(2);
        printf("many seconds passed\n");
        printf("###################\n");
    }
    return 0;
}

定义一个闹钟并挂起等待，收到信号后执行自定义处理动作，在没有恢复默认处理动作前，收到SIGALRM信号都会按照其自定义处理函数来处理。恢复自定义处理动作之后收到SIGALRM信号则执行其默认处理动作即终止进程！