news 2026/6/6 9:55:02

11.进程间通信(3) 信号机制

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
11.进程间通信(3) 信号机制

信号处理方式:
1 缺省方式
2 忽略信号
3 捕捉信号

信号命令:
kill [-signal] pid
killall [-u user | prog]

信号的函数:

int kill(pid_t pid, int signum)
功能:发送信号
参数:
pid: > 0:发送信号给指定进程

= 0:发送信号给跟调用kill函数的那个进程处于同一进程组的进程。 < -1: 取绝对值,发送信号给该绝对值所对应的进程组的所有组员。 = -1:发送信号给,有权限发送的所有进程。 signum:待发送的信号

int raise(int sig);
给自己发信号,等价于kill(getpid(), signo);

定时器函数

unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能:定时发送SIGALRM给当前进程
参数: seconds:定时秒数

返回值:上次定时剩余时间。

ualarm (循环发送)
useconds_t ualarm(useconds_t usecs, useconds_t interval);
以useconds为单位,第一个参数为第一次产生时间,第二个参数为间隔产生

int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
功能:定时的发送alarm信号
参数:
which:
ITIMER_REAL:以逝去时间递减。发送SIGALRM信号

ITIMER_VIRTUAL: 计算进程(用户模式)执行的时间。 发送SIGVTALRM信号

ITIMER_PROF: 进程在用户模式(即程序执行时)和核心模式(即进程调度用时)均计算时间。 发送SIGPROF信号
new_value: 负责设定 timout 时间
old_value: 存放旧的timeout值,一般指定为NULL
struct itimerval {
struct timeval it_interval; // 闹钟触发周期
struct timeval it_value; // 闹钟触发时间
};

struct timeval {
time_t tv_sec; /* seconds/
suseconds_t tv_usec; /
microseconds */
};

信号的捕捉

信号捕捉过程:

  1. 定义新的信号的执行函数handle。
  2. 使用signal/sigaction 函数,把自定义的handle和指定的信号相关联。

signal函数:
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能:捕捉信号执行自定义函数
返回值:成功时返回原先的信号处理函数,失败时返回SIG_ERR
参数:
signum 要设置的信号类型
handler 指定的信号处理函数: SIG_DFL代表缺省方式; SIG_IGN 代表忽略信号;

系统建议使用sigaction函数,因为signal在不同类unix系统的行为不完全一样。
sigaction函数:
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
}
参数:
signum:处理的信号
act,oldact: 处理信号的新行为和旧的行为,是一个sigaction结构体。

sigaction结构体成员定义如下:
sa_handler: 是一个函数指针,其含义与 signal 函数中的信号处理函数类似
sa_sigaction: 另一个信号处理函数,它有三个参数,可以获得关于信号的更详细的信息。
sa_flags参考值如下:
SA_SIGINFO:使用 sa_sigaction 成员而不是 sa_handler 作为信号处理函数
SA_RESTART:使被信号打断的系统调用自动重新发起。
SA_RESETHAND:信号处理之后重新设置为默认的处理方式。
SA_NODEFER:使对信号的屏蔽无效,即在信号处理函数执行期间仍能发出这个信号。
re_restorer:是一个已经废弃的数据域

定时器的实现

使用SIGCHLD信号实现回收子进程
SIGCHLD的产生条件
1子进程终止时
2子进程接收到SIGSTOP信号停止时
3子进程处在停止态,接受到SIGCONT后唤醒时

信号集、信号的阻塞
有时候不希望在接到信号时就立即停止当前执行,去处理信号,同时也不希望忽略该信号,而是延时一段时间去调用信号处理函数。这种情况可以通过阻塞信号实现。
信号的阻塞概念:信号的”阻塞“是一个开关动作,指的是阻止信号被处理,但不是阻止信号产生。


信号的状态:
信号抵达(Delivery ):实际信号执行的处理过程(3种状态:忽略,执行默认动作,捕获)
信号未决(Pending):从产生到抵达之间的状态
信号集操作函数
sigset_t set; 自定义信号集。 是一个32bit 64bit 128bit的数组。

sigemptyset(sigset_t *set); 清空信号集

sigfillset(sigset_t *set); 全部置1

sigaddset(sigset_t *set, int signum); 将一个信号添加到集合中

sigdelset(sigset_t *set, int signum); 将一个信号从集合中移除

sigismember(const sigset_t *set,int signum); 判断一个信号是否在集合中。

设定对信号集内的信号的处理方式(阻塞或不阻塞)

#include <signal.h>
int sigprocmask( int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset );
返回值:若成功则返回0,若出错则返回-1

首先,若oset是非空指针,那么进程的当前信号屏蔽字通过oset返回。

其次,若set是一个非空指针,则参数how指示如何修改当前信号屏蔽字。

restrict:C 标准关键字,限定该指针是访问对应内存的唯一指针,编译器优化用,嵌入式 gcc 有效。

how可选用的值:(注意,不能阻塞SIGKILL和SIGSTOP信号)

SIG_BLOCK : 把参数set中的信号添加到信号屏蔽字中
SIG_UNBLOCK: 从信号屏蔽字中删除参数set中的信号
SIG_SETMASK: 把信号屏蔽字设置为参数set中的信号

int pause(void);
进程一直阻塞,直到被信号中断,返回值:-1 并设置errno为EINTR
函数行为:
1如果信号的默认处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数么有机会返回。
2如果信号的默认处理动作是忽略,进程继续处于挂起状态,pause函数不返回
3 如果信号的处理动作是捕捉,则调用完信号处理函数之后,pause返回-1。
4 pause收到的信号如果被屏蔽,那么pause就不能被唤醒

int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
功能:将进程的屏蔽字替换为由参数sigmask给出的信号集,然后挂起进程的执行
参数:
sigmask:希望屏蔽的信号


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