Linux 信号 signal，sigaction，sigqueue，kill，相关函数

2024-08-23 13:12
文章标签 linux 函数 相关 信号 signal kill sigaction sigqueue

本文主要是介绍Linux 信号 signal，sigaction，sigqueue，kill，相关函数，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

驱动与应用的结合，参考我的这篇：https://blog.csdn.net/rjszcb/article/details/113573517

一、 什么是信号
信号是软中断,用于通知进程某个事件已经发生。进程可以选择如何响应信号:忽略、默认处理、自定义处理等。
常见信号有:SIGINT(键盘中断)、SIGKILL(强制终止)、SIGSTOP(暂停进程)、SIGCONT(继续运行进程)等。

信号是很短的信息，可以被发送到一个进程或者一组进程。发送给进程唯一信息通常是一个数，以此来标识信号。在标准信号中，对参数、消息或者其他的相随信息没有给予关注。

首先我们来了解一下Linux下的信号机制。
Linux信号机制基本上是从Unix系统中继承过来的。早期Unix系统中的信号机制比较简单和原始，信号值小于SIGRTMIN的信号都是不可靠信号。这就是"不可靠信号"的来源，它的主要问题是信号可能丢失。随着时间的发展，实践证明了有必要对信号的原始机制加以改进和扩充。由于原来定义的信号已有许多应用，不好再做改动，最终只好又新增加了一些信号，并在一开始就把它们定义为可靠信号，这些信号支持排队，不会丢失。我们可以使用 kill -l 命令查看当前系统支持的信号，需要注意的是不同的系统支持的信号是不一样的：
在这里插入图片描述
#include <singal.h>
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
信号的工作流程:
产生信号:通过 kill 命令向进程发送信号,或按 Ctrl+C 键盘中断。
信号递送:内核向目标进程递送信号。
信号捕捉:进程通过 signal() 函数捕捉信号,注册相应的信号处理函数。
信号处理:当信号到达进程时,如果该信号已被捕捉,则执行对应的信号处理函数。否则执行缺省处理动作。
信号返回:信号处理函数返回后,进程将继续执行被中断的代码

模版

#include <singal.h>void signalHandler(int signum) {std::cout << "Received signal: " << signum << std::endl;
}int main() {signal(SIGINT, signalHandler);  // 注册信号处理函数while (1) {// 程序执行主循环}return 0;
}

2、在项目开发时，有很多进程，可以通过这种方式，发送信号，退出进程，

static void TOP_HandleSig(HI_S32 signo)
{signal(SIGINT, SIG_IGN);signal(SIGTERM, SIG_IGN);if (SIGINT == signo || SIGTERM == signo){g_bQuit = HI_TRUE;printf("\033[0;31 TOP_HandleSig!\033[0;39m\n");}
}

退出回收线程的例子

HI_VOID SAMPLE_HIFB_HandleSig(HI_S32 signo)
{static int sig_handled = 0;signal(SIGINT, SIG_IGN);signal(SIGTERM, SIG_IGN);if (!sig_handled && (SIGINT == signo || SIGTERM == signo)){sig_handled = 1;gs_cExitFlag = 'q';if (g_stHifbThread1){pthread_join(g_stHifbThread1, 0);}
}

二、无参信号和带参信号

信号处理的两种方案：无参信号和带参信号
信号是IPC技术其中的一种，IPC的目的是因为进程本身不能实现数据的交互(共享数据)，所以通过IPC来进行数据的传递
一个进程执行完某一个过程后向另外一个进程发送信号，使得另外的一个进程中断当前的所有的逻辑去执行信号的操作
相当于一个进程(父进程)可以去操控另一个进程(子进程)【通过一个信号达到一个间接的操控】
可以通过父进程通过发送不同的信号，去执行不同的事情，达到这样一种间接的控制

							**无参                 有参**

信号绑定 signal sigaction
信号发送 kill sigqueue

kill发送信号
在这里插入图片描述
kill -9 xxx：发送第九个信号给某个进程，第九个信号具备的功能是让某个进程停止
进程可以通过调用kill向包括它本身在内的另一个进程发送信号，如果程序没有发送该信号的权限，对kill的调用就将失败
kill函数的作用就是把参数sig给定的信号发送给标识号为pid的进程
要想发送一个信号，发送者进程必须拥有相应的权限，这通常意味着两个进程必须拥有同样的用户ID

参数：
pid：可能选择有以下四种

  1. pid大于零时，pid是信号欲送往的进程的标识。
  2. pid等于零时，信号将送往所有与调用kill()的那个进程属同一个使用组的进程。
  3. pid等于-1时，信号将送往所有调用进程有权给其发送信号的进程，除了进程1(init)。
  4. pid小于-1时，信号将送往以-pid为组标识的进程。

sig：准备发送的信号代码，假如其值为零则没有任何信号送出，但是系统会执行错误检查，通常会利用sig值为零来检验某个进程是否仍在执行。

返回值说明： 成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为以下的某个值 EINVAL：指定的信号码无效（参数 sig 不合法（INVAL:invalid）） EPERM；权限不够无法传送信号给指定进程 （PERM:permission权限） ESRCH：参数 pid 所指定的进程或进程组不存在（SRCH:search）

kill函数的常用信号，kill函数支持发送多种不同的信号，每种信号对应一个整数编号。下面是一些常用的信号及其用途：
SIGTERM（15）: 默认信号，告诉进程终止运行。
SIGKILL（9）: 强制终止进程，不可被捕获或忽略。
SIGSTOP（17）: 暂停进程的执行。
SIGCONT（19）: 恢复进程的执行。

1  #include  < sys / wait.h > 2  #include  < sys / types.h > 3  #include  < stdio.h > 4  #include  < stdlib.h > 5  #include  < signal.h > 6  7  int  main(  void  )8  {9      pid_t childpid;
10       int  status;
11       int  retval;
12      
13      childpid  =  fork();
14       if  (  - 1   ==  childpid )
15      {
16          perror(  " fork() "  );
17          exit( EXIT_FAILURE );
18      }
19       else   if  (  0   ==  childpid )
20      {
21          puts(  " In child process "  );
22          sleep(  100  ); // 让子进程睡眠，看看父进程的行为 
23          exit(EXIT_SUCCESS);
24      }
25       else 
26      {
27           if  (  0   ==  (waitpid( childpid,  & status, WNOHANG )))
28          {
29              retval  =  kill( childpid,SIGKILL );
30              
31               if  ( retval )
32              {
33                  puts(  " kill failed. "  );
34                  perror(  " kill "  );
35                  waitpid( childpid,  & status,  0  );
36              }
37               else 
38              {
39                  printf(  " %d killed\n " , childpid );
40              }
41              
42          }
43      }
44      
45      exit(EXIT_SUCCESS);
46  }

47 // －－－－－－－－－－－－－－－－－
48 [root@localhost src]# gcc killer.c
49 [root@localhost src]# . / a. out
50 In child process
51 4545 killed
在确信fork调用成功后，子进程睡眠100秒，然后退出。
同时父进程在子进程上调用waitpid函数，但使用了WNOHANG选项，所以调用waitpid后立即返回。父进程接着杀死子进程，如果kill执行失败，返回－1，否这返回0。如果kill执行失败，父进程第二次调用waitpid，保证他在子进程退出后再停止执行。否则父进程显示一条成功消息后退出。

signal信号绑定函数
对于signal信号绑定函数 无法实现数据传递

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>using namespace std;//信号处理函数
void signal_function(int num)
{cout << "signal_function 被触发 pid = " << getpid() << "num = "<<num<< endl;//if (num == 10)//{//	//num  10  做一件事情//}//else if (num == 12)//{//	//num  12  做另外一件事情//}//switch (num)//{//case 10:  //num  10  做一件事情//	break;//case 12:  //num  12  做另外一件事情//	break;//default://	break;//}}int main()
{pid_t pid = 0;//信号绑定signal(SIGUSR1, signal_function);//num--10signal(SIGUSR2, signal_function);//num--12pid = fork();if (pid > 0){sleep(5);for (int i = 0; i < 3; i++){//父进程给子进程发送信号kill(pid, SIGUSR1);//sleep(1);}while (1){}}else if (pid == 0){while (1){cout << "子进程 pid = " << getpid() << endl;sleep(1);}}return 0;
}

信号接收函数signal原型
Linux下可以用signal()信号安装的函数， 其中signal()函数的原型如下：

#include <singal.h>
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);//函数指针，函数的成员也是一个函数指针

void (*func)(int) : func 是函数指针,指向的参数是 int,返回 void。
signal(int sig, void (func)(int)) : signal() 函数接受两个参数,第一个参数是信号值 sig,第二个参数是函数指针 func。
void ()(int) : signal() 函数的返回值也是一个函数指针,返回 void。

所以,理解起来比较直观的原型是:如果把上面这个函数声明分解成两个部分就好理解了：

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

第一个参数指定信号的值，
第二个参数指定针对前面信号值的处理，可以忽略该信号（参数设为SIG_IGN）；可以采用系统默认方式处理信号(参数设为SIG_DFL)；也可以自己实现处理方式(参数指定一个函数地址)。

举个例子,我们可以这么调用:

void handler(int sig) { ... }sign_handler_t  old_handler;old_handler = signal(SIGINT, handler);

定义了信号处理函数 handler()，是将来要回调的函数，signal() 将 SIGINT 信号和 handler 函数关联
old_handler 保存 signal() 返回的旧信号处理函数指针，这样我们就可以在 handler 函数中调用 old_handler,实现链式处理

代码测试signal

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>int g_sigstop = 0;void signal_stop(int signum)
{if(SIGTERM == signum){printf("SIGTERM signal detected\n");}else if(SIGALRM == signum){printf("SIGALRM signal detected\n");g_sigstop = 1;}
}void signal_code(int signum)
{if(SIGINT == signum){printf("SIGINT(CTRL+C) signal\n");}else if(SIGSEGV == signum){printf("SIGSEGV signal detected\n");exit(-1);}
}int main(int argc, char *argv[])
{char              *ptr = NULL;signal(SIGTERM, signal_stop);//kill命令终止signal(SIGALRM, signal_stop);//alarm（）signal(SIGSEGV, signal_code);//指针非法操作内存问题signal(SIGINT, signal_code);//指针非法操作内存问题printf("Program start running for 20 seconds...\n");alarm(20);while(!g_sigstop){;}printf("Program start stop running...\n");printf("Invalid pointer operator will raise SIGSEGV signal\n");/*这是非法地使用了指针，报错段错误，于是会触发SIGSEGV信号，就会打印相关的调用函数*/*ptr = 'h';return 0;
}

中间运行的二十秒可以使用CTRL+C来验证SIGINT信号。我们打开新的终端执行killall signal命令可以看到SIGTERM执行结果：
在这里插入图片描述

2、sigaction()信号函数

该函数功能是为信号指定相关的处理程序，但是它在执行信号处理程序时，会把当前信号加入到进程的信号屏蔽字中，从而防止在进行信号处理期间信号丢失。

函数原型

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

该函数的第二三参数类型是一个结构体，act表示指定新的信号处理方式，oldact参数输出先前信号的处理方式(如果不为NULL的话)。
说白了sigaction函数的作用和之前学过的signal函数的作用一样，全都是针对特定的信号进行信号捕捉，从而进行自定义式的信号处理。

sigaction()和signal()函数的区别：
1.signal只能捕获信号，对信号进行处理。但是不能获取信号的其它信息；
2.sigaction可以使用sigaction结构体的sa_handler函数对信号进行处理(此处等同于signal函数)，也可以使用sa_sigactior函数查看信号的各种详细信息；
3.并且sigaction函数还可以通过sa_mask、sa_flags对信号处理时进行很多其他操作。

sigaction结构体
在这里插入图片描述
sa_handler： 类型是函数指针，该成员和signal的参数handler相同，代表捕获普通信号并对齐做处理的函数；
sa_sigaction：该成员与sa_handler也一样是函数指针，但它用于对实时信号的捕获；
sa_mask： 用来设置在处理该信号时暂时将sa_mask 指定的信号集搁置；
sa_flags： 用来设置信号处理的其他相关操作，下列的数值可用：

1.SA RESETHAND：当调用信号处理函数时，将信号的处理函数重置为缺省值；
2.SIG DFLSA RESTART：如果信号中断了进程的某个系统调用，则系统自动启动该系统调用；
3.SA NODEFER：当信号处理函数运行时，内核将阻塞该给定信号。但是如果设置了 SA NODEFER标记， 那么在该信号处理函数运行时，内核将不会阻塞该信号。
sa_flags默认情况下赋值0即可。

代码测试
结合上面的代码进行 sigaction() 信号安装函数的测试：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>int g_sigstop = 0;void signal_stop(int signum)
{if(SIGTERM == signum){printf("SIGTERM signal detected\n");}else if(SIGALRM == signum){printf("SIGALRM signal detected\n");g_sigstop = 1;}
}void signal_code(int signum)
{if(SIGBUS == signum){printf("SIGBUS signal detected\n");}else if(SIGILL == signum){printf("SIGILL signal detected\n");}else if(SIGSEGV == signum){printf("SIGSEGV signal detected\n");}exit(-1);
}void signal_user(int signum)
{if(SIGUSR1 == signum){printf("SIGUSR1 signal detected\n");}else if(SIGUSR2 == signum){printf("SIGUSR2 signal detected\n");}g_sigstop = 1;
}int main(int argc, char *argv[])
{char *ptr = NULL;struct sigaction  sigact,sigign;signal(SIGTERM, signal_stop);//kill命令终止signal(SIGALRM, signal_stop);//alarm（）signal(SIGSEGV, signal_code);//指针非法操作内存问题/*用户自定义信号，收到之后执行signal_user函数*/sigemptyset(&sigact.sa_mask);sigact.sa_flags = 0;sigact.sa_handler = signal_user;/*如果是SIGINT（ctrl+z）信号就忽略*/sigemptyset(&sigign.sa_mask);sigign.sa_flags = 0;sigign.sa_handler = SIG_IGN;sigaction(SIGINT, &sigign, 0);sigaction(SIGUSR1, &sigact, 0);sigaction(SIGUSR2, &sigact, 0);printf("Program start running for 20 seconds...\n");alarm(20);while(!g_sigstop){;}printf("Program start stop running...\n");printf("Invalid pointer operator will raise SIGSEGV signal\n");*ptr = 'h';return 0;
}

sigaction函数使用案例1： 对该进程发送指定的信号
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

专门设置的捕获2号信号SIGINT, 查询上表，2号是这个，用ctrl+c键向该进程发送2号信号，被sigaction函数捕获，因为sigaction函数的第二参数为新的处理方式newact代替了旧的处理方式oldact，即对象newact的处理方式为自定义方式，调用该对象的成员handler方法。

每当我发送2号信号，总能被sigaction函数捕获；而当我发送其他信号(例如3号信号)给该进程时，进程收到对3号信号做递达处理，采用默认的递达动作，立即终止进程。

案例2：对该进程发送多个同类型的信号时：
在这里插入图片描述
代码解析: 当2号信号被进程接收并递达时，因为sigcation函数采用的是自定义方式处理，所以调用handler方法，里面有Count函数，Count函数的作用就是一个倒数10秒的定时器，当2号信号被捕获处理时，10秒后可以完成对信号的处理。相比情况1，代码上只增加了这处。

运行结果：
在这里插入图片描述
从上面结果右图可知，我向该进程连续发送5次2号信号后，当发送的第一个2号信号被sigcation函数捕获后，它会告知系统让系统将2号信号加入到进程的信号屏蔽字(阻塞位图sa_mask成员)，也就是将该进程阻塞位图的第2比特位置1，让第二次及后面向进程发送的2号信号无法递达该进程。当进程递达(自定义)处理完第一个送来的2号信号后，系统又会解除对2号信号的屏蔽，让第二次发送到进程的2号信号能够被进程收到，递达时被捕获，此时，系统又会对阻塞位图的第2比特位进行屏蔽，直到第二次送来的2号信号被进程递达完毕，才会解除对2号信号的屏蔽。向进程发送来的5次二号信号中，只有前两次被发送来的2号信号被进程递达处理，剩下的3次都被进程丢弃。原因就是sigcation函数只能对多次发送的同类型信号的前两次进行处理，剩下的均被丢弃。这样不会重复执行。

案例3：对该进程发送不同类型的多个信号时，sigaction函数对其他信号的屏蔽：
在这里插入图片描述
代码解析：这段代码上，我将想要屏蔽的信号的 3，4，5存入，当第一个信号2号被发送且被进程接收处理时，OS会将阻塞位图中的2号的3，4，5号信号都屏蔽掉。
在这里插入图片描述
运行解析:对进程连续发送3次2号信号以及两次3号信号，第一个2号信号被进程递达捕获，此时系统将阻塞信号位图中第2、3、4、5位置的比特位置1，那么后面的2、3、4、5号信号都无法被进程递达。等到第一个2号信号递达完毕，系统解除了对2、3、4、5号的阻塞，第2个2号信号被进程捕获处理，同理，当2号信号被处理完毕后，系统又取消了对2、3、4、5号信号的屏蔽，因为同类型的多次2号信号中只有前两次能够被处理，第3个2号信号被丢弃，然后紧接着被发送来的第一个3号信号被进程处理，因为sigaction函数没有设置3号信号的捕获，所以系统对进程做默认递达处理，立马被处理，退出进程。

总结：

1.当我们对某个进程连续发送多个同类型的信号时，进程处理信号的原则是: 串行处理(一个一个处理)同类型的信号，不允许递归处理。所以在上面情况中，5次发送同类型的2号信号，只有前两次的能被处理，而且还是第一次的处理完，第二次的2号信号才能接着被处理，这就是串行处理。
2.当进程下递达某一个信号期间，同举型信号无法递达。因为同类型的信号已经被系统加入到了进程的信号屏蔽字一一block。
3.当该信号被递达完毕，系统会解除对同类型信号的屏蔽，进程就会自动进程递达当前的已取消屏蔽的信号。例:当第一个2号信号被进程涕达完毕，系统解除了同举型2号信号的屏蔽，那么第一个2号信号(之前被屏藏、现在肥消屏蔽)会自动被进程递法注:进程只会自动递达这么一个，不会继续自动递达第3次同类型信号，表明了5次中只有前2次能够被处理，剩余的都被丢弃。

三：带参信号
带参信号的绑定：sigaction
带参信号的发送：sigqueue

sigaction信号绑定
包含头文件<signal.h>
功能：sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为
原型：

int  sigaction(int signum,const struct sigaction *act,const struct sigaction *old);

参数：
该函数的第一个参数为信号的值，可以为除sigkill及sigstop外的任何一 个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）
第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构 sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理
第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号 的处理，可指定oldact为null

返回值:函数成功返回0，失败返回-1
参数：
第一个参数signum ：信号ID
第三个参数oldact放空NULL
第二个参数是指向sigaction的结构体指针
在这里插入图片描述
从中看出结构体中属性1 2 5函数 都是函数指针

属性1类似之前学习的 void signal_function(int num)：没有带参数传递的函数指针【无参信号，不能数据传递】
sigaction的操作有两种，一种是带参，一种是不带参，
不带参的写法和void signal_function(int num)差不多，
因此可以看出
图中的结构体中有一个函数指针 void (*sa_handler)(int);就是专门处理不带参的信号

从这个结构体中主要还是需要学习一下带参，也就是
属性2：void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);【有参信号，可以实现数据传递】
结构体中按道理来说不可以包含函数，但是可以包含函数指针 ，因为函数指针最终还是可以识别为指针变量
sigaction兼容了signal写法，从上图中的结构体的属性中不难看出，sigaction属性1是不带参信号写法，属性2是带参信号的写法

结构体属性中的flag就是一个参数说明，说明当前是带参还是不带参

(因为sigaction结构体属性包含两种 无参和带参)

sigqueue发送信号
新的发送信号系统调用,主要是针对实时信号提出的支持信号带有参数,与函数sigaction()配合使用

原型:

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

参数
第一个参数是指定接收信号的进程id，
第二个参数确定即将发送的信号，
第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值

返回值
成功返回0,失败返回-1

其中的联合体原型
在这里插入图片描述
有一个int和一个void类型的数据，数据传递可以是一个简单的int数据，也可以是无类型指针（这个无类型指针可以指向任何数据，但是没有void的函数数据处理，信号使用的人很少就没有特意开发这个函数处理，但是这个void是保留下来的，如果以后的版本更新之后就会有了；但目前ubuntu20.04的版本这个void还不可使用）

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>using namespace std;//参数void*是预留的，具体目前ubuntu20.04还没有开发出来
void sigaction_function(int num, siginfo_t* pinfo, void* pvo)
{int res = pinfo->si_int;cout << "sigaction_function 接收到的数据 res = " << res << endl;
}int main()
{pid_t pid = 0;//定义结构体struct sigaction act;act.sa_sigaction = sigaction_function;//给结构体属性中的函数指针赋值act.sa_flags = SA_SIGINFO;//表示设置为带参的信号//带参的信号绑定//参数1 信号ID 参数2 结构体指针 参数3 NULLsigaction(SIGUSR1, &act, NULL);pid = fork();if (pid > 0){sleep(5);//准备value union联合体类似结构体union sigval value;value.sival_int = 123456;//sigqueue发送信号sigqueue(pid, SIGUSR1, value);while (1){}}else if (pid == 0){while (1){cout << "子进程 pid = " << getpid() << endl;sleep(1);}}return 0;
}

在这里插入图片描述

利用sigaction也可以写不带参的信号，如下写法
在这里插入图片描述

不带参信号和带参信号可以对比

无参信号：signal绑定信号 kill发送信号 不可数据传递
带参信号：sigaction绑定信号 sigqueue发送信号 可以数据传递(少量数据)

这篇关于Linux 信号 signal，sigaction，sigqueue，kill，相关函数的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1099476。

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