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进程间通信 - 信号

过程间通信信号 - 从基本概念到高级概念，从简单和简单的步骤学习过程间通信，包括概述，过程信息，过程映像，过程创建和终止，子过程监控，过程组，会话和作业控制，过程资源，其他过程，覆盖过程映像，相关系统调用（系统V），系统V和Posix，管道，命名管道，共享内存，消息队列，信号量，信号，内存映射。

信号是指示发生事件的过程的通知.信号也称为软件中断，无法预测它的发生，因此它也称为异步事件.

信号可以用数字或名称指定，通常信号名称以SIG开头.可以使用命令kill -l(列表信号名称为l)检查可用信号，如下所示 :

Signal

无论何时发出信号(以编程方式或系统生成的信号)，都会执行默认操作.如果您不想执行默认操作但希望在接收信号时执行自己的操作，该怎么办？这对所有信号都有可能吗？是的，可以处理信号，但不能处理所有信号.如果你想忽略信号怎么办？这可能吗？是的，可以忽略该信号.忽略信号意味着既不执行默认操作也不处理信号.可以忽略或处理几乎所有信号.无法忽略或处理/捕获的信号是SIGSTOP和SIGKILL.

总之，对信号执行的操作如下:<

  • 默认操作

  • 处理信号

  • 忽略信号

如上所述，可以处理信号，改变默认操作的执行.信号处理可以通过两种方式之一完成，即通过系统调用，signal()和sigaction().

#include typedef void (*sighandler_t) (int);sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

系统调用signal()会在生成信号时调用注册的处理程序，如signum中所述.处理程序可以是SIG_IGN(忽略信号)，SIG_DFL(设置信号返回默认机制)或用户定义的信号处理程序或函数地址之一.

此系统调用成功返回带整数参数且没有返回值的函数的地址.如果出现错误，此调用将返回SIG_ERR.

虽然使用signal()可以调用用户注册的相应信号处理程序，但需要进行微调，例如屏蔽应该阻止的信号，修改信号的行为，其他功能是不可能的.这可以使用sigaction()系统调用.

  #include< signal.h>  int sigaction(int signum，const struct sigaction * act，struct sigaction * oldact)

此系统调用用于检查或改变信号动作.如果act不为null，则从act中安装信号signum的新操作.如果oldact不为null，则前一个操作将保存在oldact中.

sigaction结构包含以下字段 :

字段1 : 处理程序在sa_handler或sa_sigaction中提到.

  void(* sa_handler)(int);  void(* sa_sigaction)(int，siginfo_t *，void *);

sa_handler的处理程序指定基于signum执行的操作，并指示SIG_DFL指示默认操作或SIG_IGN以忽略信号处理的信号或指针函数.

sa_sigaction的处理程序指定信号编号作为第一个参数，指向siginfo_t结构的指针作为第二个参数和指向用户上下文的指针(检查getcontext()或setcontext()以进一步细节)作为第三个参数.

结构siginfo_t包含信号信息，如要传递的信号编号，信号值，进程ID，发送过程的真实用户ID等.

Field 2 : 要阻止的信号集.

  int sa_mask;

此变量指定在执行信号处理程序时应阻止的信号掩码.

第3栏 : 特殊标志.

  int sa_flags;

此字段指定一组标志，用于修改信号的行为.

字段4 : 恢复处理程序.

  void(* sa_restorer)(void);

此系统调用在成功时返回0，在失败的情况下返回-1.

让我们考虑一些示例程序.

首先，让我们从一个生成异常的示例程序开始.在这个程序中，我们试图执行除零操作，这会使系统生成异常.

/* signal_fpe.c */#includeint main() {   int result;   int v1, v2;   v1 = 121;   v2 = 0;   result = v1/v2;   printf("Result of Divide by Zero is %d\n", result);   return 0;}

编译和执行步骤

Floating point exception (core dumped)

因此，当我们尝试执行算术运算时，系统已经生成了带有核心转储的浮点异常，这是信号的默认动作.

现在，让我们修改代码，使用signal()系统调用来处理这个特定信号.

/* signal_fpe_handler.c */#include#include#includevoid handler_dividebyzero(int signum);int main() {   int result;   int v1, v2;   void (*sigHandlerReturn)(int);   sigHandlerReturn = signal(SIGFPE, handler_dividebyzero);   if (sigHandlerReturn == SIG_ERR) {      perror("Signal Error: ");      return 1;   }   v1 = 121;   v2 = 0;   result = v1/v2;   printf("Result of Divide by Zero is %d\n", result);   return 0;}void handler_dividebyzero(int signum) {   if (signum == SIGFPE) {      printf("Received SIGFPE, Divide by Zero Exception\n");      exit (0);   }    else      printf("Received %d Signal\n", signum);      return;}

编制和执行步骤

Received SIGFPE, Divide by Zero Exception

如上所述，信号由系统生成(执行某些操作，例如除以零等)或用户可以也以编程方式生成信号.如果你想以编程方式生成信号，请使用库函数raise().

现在，让我们采用另一个程序来演示处理和忽略信号.

假设我们使用raise()引发了一个信号，那么会发生什么？在发出信号之后，停止执行当前过程.然后停止的过程会发生什么？可以有两种情况 - 首先，在需要时继续执行.其次，终止(使用kill命令)进程.

要继续执行已停止的进程，请将SIGCONT发送到该特定进程.您还可以发出fg(foreground)或bg(background)命令来继续执行.这里，命令只会重新开始执行最后一个进程.如果停止多个进程，则仅恢复最后一个进程.如果要恢复先前停止的进程，则恢复作业(使用fg/bg)和作业编号.

以下程序用于使用raise()引发信号SIGSTOP功能.用户按下CTRL + Z(Control + Z)键也可以生成信号SIGSTOP.发出此信号后，程序将停止执行.发送信号(SIGCONT)继续执行.

在以下示例中，我们使用命令fg恢复已停止的进程.

/* signal_raising.c */#include#include#includeint main() {   printf("Testing SIGSTOP\n");   raise(SIGSTOP);   return 0;}

编制和执行步骤

Testing SIGSTOP[1]+ Stopped ./a.out./a.out

现在，增强之前的程序以继续通过从另一个终端发出SIGCONT来执行已停止的进程.

/* signal_stop_continue.c */#include#include#include #include void handler_sigtstp(int signum);int main() {   pid_t pid;   printf("Testing SIGSTOP\n");   pid = getpid();   printf("Open Another Terminal and issue following command\n");   printf("kill -SIGCONT %d or kill -CONT %d or kill -18 %d\n", pid, pid, pid);   raise(SIGSTOP);   printf("Received signal SIGCONT\n");   return 0;}

编制和执行步骤

Testing SIGSTOPOpen Another Terminal and issue following commandkill -SIGCONT 30379 or kill -CONT 30379 or kill -18 30379[1]+ Stopped ./a.outReceived signal SIGCONT[1]+ Done ./a.out

在另一个终端

In another terminal

kill -SIGCONT 30379

到目前为止，我们已经看到了处理系统生成的信号的程序。 现在，让我们看看通过程序（使用raise（）函数或通过kill命令）生成的信号。 该程序生成信号SIGTSTP（终端停止），其默认操作是停止执行。 但是，由于我们现在正在处理信号而不是默认操作，因此它将到达已定义的处理程序。 在这种情况下，我们只是打印消息并退出。

/* signal_raising_handling.c */#include#include#includevoid handler_sigtstp(int signum);int main() {   void (*sigHandlerReturn)(int);   sigHandlerReturn = signal(SIGTSTP, handler_sigtstp);   if (sigHandlerReturn == SIG_ERR) {      perror("Signal Error: ");      return 1;   }   printf("Testing SIGTSTP\n");   raise(SIGTSTP);   return 0;}void handler_sigtstp(int signum) {   if (signum == SIGTSTP) {      printf("Received SIGTSTP\n");      exit(0);   }   else      printf("Received %d Signal\n", signum);      return;}

Compilation and Execution Steps

Testing SIGTSTPReceived SIGTSTP

我们已经看到了执行默认操作或处理信号的实例。 现在，该忽略信号了。 在这里，在此示例程序中，我们通过SIG_IGN注册了要忽略的信号SIGTSTP，然后引发了信号SIGTSTP（终端停止）。 当信号SIGTSTP产生时，将被忽略。

/* signal_raising_ignoring.c */#include#include#includevoid handler_sigtstp(int signum);int main() {   void (*sigHandlerReturn)(int);   sigHandlerReturn = signal(SIGTSTP, SIG_IGN);   if (sigHandlerReturn == SIG_ERR) {      perror("Signal Error: ");      return 1;   }   printf("Testing SIGTSTP\n");   raise(SIGTSTP);   printf("Signal SIGTSTP is ignored\n");   return 0;}

Compilation and Execution Steps

Testing SIGTSTPSignal SIGTSTP is ignored

到目前为止，我们已经观察到我们有一个信号处理程序来处理一个信号。 我们可以有一个处理程序来处理多个信号吗？ 答案是肯定的。 让我们考虑一个程序。

以下程序执行以下操作:

步骤1:注册一个处理程序（handleSignals）以捕获或处理信号SIGINT（CTRL + C）或SIGQUIT（CTRL + \）

步骤2:如果用户生成信号SIGQUIT（通过终止命令或使用CTRL + \的键盘控制），则处理程序仅将消息打印为return。

步骤3:如果用户第一次生成信号SIGINT（通过终止命令或使用CTRL + C的键盘控制），则它将修改信号以从下一次执行默认操作（使用SIG_DFL）。

步骤4:如果用户第二次生成信号SIGINT，它将执行默认操作，即终止程序。

/* Filename: sigHandler.c */#include#include#includevoid handleSignals(int signum);int main(void) {   void (*sigHandlerInterrupt)(int);   void (*sigHandlerQuit)(int);   void (*sigHandlerReturn)(int);   sigHandlerInterrupt = sigHandlerQuit = handleSignals;   sigHandlerReturn = signal(SIGINT, sigHandlerInterrupt);   if (sigHandlerReturn == SIG_ERR) {      perror("signal error: ");      return 1;   }   sigHandlerReturn = signal(SIGQUIT, sigHandlerQuit);      if (sigHandlerReturn == SIG_ERR) {      perror("signal error: ");      return 1;   }   while (1) {      printf("\nTo terminate this program, perform the following: \n");      printf("1. Open another terminal\n");      printf("2. Issue command: kill %d or issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)\n", getpid());      sleep(10);   }   return 0;}void handleSignals(int signum) {   switch(signum) {      case SIGINT:      printf("\nYou pressed CTRL+C \n");      printf("Now reverting SIGINT signal to default action\n");      signal(SIGINT, SIG_DFL);      break;      case SIGQUIT:      printf("\nYou pressed CTRL+\\ \n");      break;      default:      printf("\nReceived signal number %d\n", signum);      break;   }   return;}

Compilation and Execution Steps

To terminate this program, perform the following:1. Open another terminal2. Issue command: kill 74 or issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)^CYou pressed CTRL+CNow reverting SIGINT signal to default action          To terminate this program, perform the following:1. Open another terminal2. Issue command: kill 74 or issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)^\You pressed CTRL+\To terminate this program, perform the following:1. Open another terminal2. Issue command: kill 120Terminated

Another Terminal

kill 71

Second Method

To terminate this program, perform the following:1. Open another terminal2. Issue command: kill 71 or issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)^CYou pressed CTRL+CNow reverting SIGINT signal to default actionTo terminate this program, perform the following:1. Open another terminal2. Issue command: kill 71 or issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)

我们知道，处理信号，我们有两个系统调用，即，无论是信号（）或sigaction的（）。到现在为止，我们已经看到了信号（）系统调用，现在是时候的sigaction（）系统调用。让我们修改上面的程序中使用的sigaction（）如下进行:

/* Filename: sigHandlerSigAction.c */#include#include#includevoid handleSignals(int signum);int main(void) {   void (*sigHandlerReturn)(int);   struct sigaction mysigaction;   mysigaction.sa_handler = handleSignals;   sigemptyset(&mysigaction.sa_mask);   mysigaction.sa_flags = 0;   sigaction(SIGINT, &mysigaction, NULL);      if (mysigaction.sa_handler == SIG_ERR) {      perror("signal error: ");      return 1;   }   mysigaction.sa_handler = handleSignals;   sigemptyset(&mysigaction.sa_mask);   mysigaction.sa_flags = 0;   sigaction(SIGQUIT, &mysigaction, NULL);      if (mysigaction.sa_handler == SIG_ERR) {      perror("signal error: ");      return 1;   }   while (-1) {      printf("\nTo terminate this program, perform either of the following: \n");      printf("1. Open another terminal and issue command: kill %d\n", getpid());      printf("2. Issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)\n");      sleep(10);   }   return 0;}void handleSignals(int signum) {   switch(signum) {      case SIGINT:      printf("\nYou have entered CTRL+C \n");      printf("Now reverting SIGINT signal to perform default action\n");      signal(SIGINT, SIG_DFL);      break;      case SIGQUIT:      printf("\nYou have entered CTRL+\\ \n");      break;      default:      printf("\nReceived signal number %d\n", signum);      break;   }   return;}

让我们看看编译和执行过程。 在执行过程中，让我们两次查看CTRL + C问题，其余检查/方式（如上所述）也可以尝试该程序。

Compilation and Execution Steps

To terminate this program, perform either of the following:1. Open another terminal and issue command: kill 31992. Issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)^CYou have entered CTRL+CNow reverting SIGINT signal to perform default actionTo terminate this program, perform either of the following:1. Open another terminal and issue command: kill 31992. Issue CTRL+C 2 times (second time it terminates)