10.3 信号处理

mingStudent2025/12/11大约 4 分钟

10.3 信号处理

父进程往往和子进程一样繁忙，因此不能只调用waitpid函数以等待子进程终止：父进程需要在子进程结束时收到通知，然后进行相关后续处理
子进程终止的识别主体是操作系统：操作系统管理进程的运行状态
“信号”是在特定事件发生时由操作系统向进程发送的消息：子进程结束属于特定事件，可以由操作系统通过“信号”通知其父进程
为了响应该消息，执行与消息相关的自定义操作的过程称为“处理” 或 “信号处理”

sigaction

NAME
       sigaction, rt_sigaction - examine and change a signal action

SYNOPSIS
       #include <signal.h>

       int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
                     struct sigaction *oldact);
                     
        The sigaction structure is defined as something like:

	   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	值	用途	说明
signum		specifies the signal and can be any valid signal except SIGKILL and SIGSTOP.
act		If act is non-NULL, the new action for signal signum is installed from act.
oldact		If oldact is non-NULL, the previous action is saved in oldact.

结构体sigaction中成员的含义

参数	值	用途	说明
sa_handler	SIG_DFL: default action; SIG_IGN: ignore this signal; pointer: 函数指针，指向的函数接收signum作为参数，对信号进行处理	sa_handler specifies the action to be associated with signum
sa_mask		sa_mask specifies a mask of signals which should be blocked
sa_flags	SA_NOCLDSTOP： If signum is SIGCHLD, do not receive notification when child processes stop SA_NODEFER：Do not prevent the signal from being received from within its own signal handler.	specifies a set of flags which modify the behavior of the signal.	信号处理默认不可中断，不能嵌套（调用自身）。如果有新的信号产生，会排队，等待当前信号处理完毕然后再处理新的信号。设置SA_NODEFER后会先处理新的信号后处理旧的信号。

问：能不能在信号处理中产生信号？

通过man 7 signal 查看支持的信号：

   Signal     Value     Action   Comment
       ──────────────────────────────────────────────────────────────────────
       SIGHUP        1       Term    Hangup detected on controlling terminal
                                     or death of controlling process
       SIGINT        2       Term    Interrupt from keyboard
       SIGQUIT       3       Core    Quit from keyboard
       SIGILL        4       Core    Illegal Instruction
       SIGABRT       6       Core    Abort signal from abort(3)
       SIGFPE        8       Core    Floating point exception
       SIGKILL       9       Term    Kill signal
       SIGSEGV      11       Core    Invalid memory reference
       SIGPIPE      13       Term    Broken pipe: write to pipe with no
                                     readers
       SIGALRM      14       Term    Timer signal from alarm(2)
       SIGTERM      15       Term    Termination signal
       SIGUSR1   30,10,16    Term    User-defined signal 1
       SIGUSR2   31,12,17    Term    User-defined signal 2
       SIGCHLD   20,17,18    Ign     Child stopped or terminated
       SIGCONT   19,18,25    Cont    Continue if stopped
       SIGSTOP   17,19,23    Stop    Stop process
       SIGTSTP   18,20,24    Stop    Stop typed at terminal
       SIGTTIN   21,21,26    Stop    Terminal input for background process
       SIGTTOU   22,22,27    Stop    Terminal output for background process
       
	   SIGURG      16,23,21    Ign     Urgent condition on socket (4.2BSD)
       SIGVTALRM   26,26,28    Term    Virtual alarm clock (4.2BSD)

action描述接收信号后进程的默认行为：

行为	说明
Term	终止进程
Core	终止进程并核心转储
Ign	忽略该信号
Cont	继续执行
Stop	暂停

alarm

信号列表中有一个 SIGALRM ，在通过alarm产生的Timer 计时结束后触发该信号。

NAME
       alarm - set an alarm clock for delivery of a signal

SYNOPSIS
       #include <unistd.h>

       unsigned int alarm(unsigned int seconds);

参数	值	用途	说明
seconds		设定的倒计时	从调用alarm开始计时，到达seconds 后触发SIGALRM 信号。如果seconds 为0，所有未触发的timer 都会被取消（停止计时，不会触发SIGALRM 信号）
RETURN VALUE		获取之前设定的倒计时剩余秒数

新的alarm 会取消之前设定的Timer 或者说是覆盖掉（重新计时）

测试
处理通过alarm（）触发的 SIGALRM 信号
实现：

void timeout(int sig)
{
    if(sig == SIGALRM)
        puts("time out!");
}

int main(int argc, char* argv[])
{

    struct sigaction act;
    act.sa_handler = timeout;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGALRM, &act, 0);

    alarm(2);
    printf("sleeping for 5 seconds...\n");
    sleep(5);
    printf("wake up\n");

    return 0;
}

行号	功能	说明
1-5	定义信号处理函数	收到SIGALRM 时打印提示信息
12	将sa_mask清空	接收所有信号
14	设置信号处理的对象
16	开始计时
18	让进程休眠	休眠时间大于时钟时间

效果：

sleeping for 5 seconds...
time out!
wake up

触发了SIGALRM信号，休眠的进程被唤醒处理信号。

其他特性测试

后设置的alarm 会取消前面设置的alarm
实现：

    alarm(2);
    alarm(1);

效果：

sleeping for 5 seconds...
time out!
wake up

只打印了一次time out

seconds 为0时，any pending alarm is canceled
实现：

	alarm(2);
	alarm(0);

效果：

sleeping for 5 seconds...
wake up

没有SIGALRM信号