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Linux下捕捉信號

日期:2017/2/28 13:49:53   编辑:Linux教程

關於 信號signal的知識鋪墊 點這裡

信號由三種處理方式:

  1. 忽略
  2. 執行該信號的默認處理動作
  3. 捕捉信號

如果信號的處理動作是用戶自定義函數,在信號遞達時就調用這個自定義函數,這稱為捕捉信號

進程收到一個信號後不會被立即處理,而是在恰當時機進行處理!即內核態返回用戶態之前 !

但是由於信號處理函數的代碼在用戶空間,所以這增加了內核處理信號捕捉的復雜度。

內核實現信號捕捉的步驟:

  1. 用戶為某信號注冊一個信號處理函數sighandler。
  2. 當前正在執行主程序,這時候因為中斷、異常或系統調用進入內核態。
  3. 在處理完異常要返回用戶態的主程序之前,檢查到有信號未處理,並發現該信號需要按照用戶自定義的函數來處理。
  4. 內核決定返回用戶態執行sighandler函數,而不是恢復main函數的上下文繼續執行!(sighandler和main函數使用的是不同的堆棧空間,它們之間不存在調用和被調用的關系,是兩個獨立的控制流程)
  5. sighandler函數返回後,執行特殊的系統調用sigreturn從用戶態回到內核態
  6. 檢查是否還有其它信號需要遞達,如果沒有 則返回用戶態並恢復主程序的上下文信息繼續執行。

signal

給某一個進程的某一個信號(標號為signum)注冊一個相應的處理函數,即對該信號的默認處理動作進行修改,修改為handler函數指向的方式;

1 2 3 #include <signal.h> typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);<br>//即:<br>void (*signal(int, void(*)(int)))(int);

signal函數接受兩個參數:一個整型的信號編號,以及一個指向用戶定義的信號處理函數的指針。  

此外,signal函數的返回值是一個指向調用用戶定義信號處理函數的指針。

sigaction

sigaction函數可以讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 #include <signal.h> int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); struct sigaction { void (*sa_handler)(int); //信號處理方式 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //實時信號的處理方式 暫不討論 sigset_t sa_mask; //額外屏蔽的信號 int sa_flags; void (*sa_restorer)(void); };

signum是指定信號的編號。

處理方式:

  1. 若act指針非空,則根據act結構體中的信號處理函數來修改該信號的處理動作。
  2. 若oact指針非 空,則通過oact傳出該信號原來的處理動作。
  3. 現將原來的處理動作備份到oact裡,然後根據act修改該信號的處理動作。

(注:後兩個參數都是輸入輸出型參數!)

將sa_handler三種可選方式:

  1. 賦值為常數SIG_IGN傳給sigaction表示忽略信號;
  2. 賦值為常數SIG_DFL表示執行系統默認動作;
  3. 賦值為一個函數指針表示用自定義函數捕捉信號,或者說向內核注冊一個信號處理函 數,該函數返回值為void,可以帶一個int參數,通過參數可以得知當前信號的編號,這樣就可以用同一個函數處理多種信號。

(注:這是一個回調函數,不是被main函數調用,而是被系統所調用)

  當某個信號的處理函數被調用時,內核自動將當前信號加入進程的信號屏蔽字,當信號處理函數返回時自動恢復原來的信號屏蔽字,這樣就保證了在處理某個信號時,如果這種信號再次產生,那麼 它會被阻塞到當前處理結束為止。

pause

pause函數使調用進程掛起直到有信號遞達!

1 2 #include <unistd.h> int pause(void);

處理方式: 

  • 如果信號的處理動作是終止進程,則進程終止,pause函數沒有機會返回;
  • 如果信號的處理動作是忽略,則進程繼續處於掛起狀態,pause不返回;
  • 如果信號的處理動作是捕捉,則調用了信號處理函數之後pause返回-1,errno設置為EINTR。

所以pause只有出錯的返回值(類似exec函數家族)。錯誤碼EINTR表示“被信號中斷”。

舉個栗子

  1. 定義一個鬧鐘,約定times秒後,內核向該進程發送一個SIGALRM信號;
  2. 調用pause函數將進程掛起,內核切換到別的進程運行;
  3. times秒後,內核向該進程發送SIGALRM信號,發現其處理動作是一個自定義函數,於是切回用戶態執行該自定義處理函數;
  4. 進入sig_alrm函數時SIGALRM信號被自動屏蔽,從sig_alrm函數返回時SIGALRM信號自動解除屏蔽。然後自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核,之後再返回用戶態繼續執行進程的主控制流程(main函數調用的mytest函數)。

  5. pause函數返回-1,然後調用alarm(0)取消鬧鐘,調用sigaction恢復SIGALRM信號以前的處理 動作。

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定義一個鬧鐘並掛起等待,收到信號後執行自定義處理動作,在沒有恢復默認處理動作前,收到SIGALRM信號都會按照其自定義處理函數來處理。恢復自定義處理動作之後收到SIGALRM信號則執行其默認處理動作即終止進程!

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