Linux程序設(shè)計(jì)入門--信號處理 Linux下的信號事件
前言:這一章我們討論一下Linux下的信號處理函數(shù).
Linux下的信號處理函數(shù):
信號的產(chǎn)生
信號的處理
其它信號函數(shù)
一個(gè)實(shí)例
1。信號的產(chǎn)生 Linux下的信號可以類比于DOS下的INT或者是Windows下的事件.在有一個(gè)信號發(fā)生時(shí)
候相信的信號就會發(fā)送給相應(yīng)的進(jìn)程.在Linux下的信號有以下幾個(gè). 我們使用 kill -l
命令可以得到以下的輸出結(jié)果:
1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL
5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE
9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2
13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 17) SIGCHLD
18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN
22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO
30) SIGPWR
關(guān)于這些信號的詳細(xì)解釋請查看man 7 signal的輸出結(jié)果. 信號事件的發(fā)生有兩個(gè)來源
:一個(gè)是硬件的原因(比如我們按下了鍵盤),一個(gè)是軟件的原因(比如我們使用系統(tǒng)函數(shù)或
者是命令發(fā)出信號). 最常用的四個(gè)發(fā)出信號的系統(tǒng)函數(shù)是kill, raise, alarm和setit
imer函數(shù). setitimer函數(shù)我們在計(jì)時(shí)器的使用 那一章再學(xué)習(xí).
- #include <sys/types.h>
- #include <signal.h>
- #include <unistd.h>
- int kill(pid_t pid,int sig);
- int raise(int sig);
- unisigned int alarm(unsigned int seconds);
kill系統(tǒng)調(diào)用負(fù)責(zé)向進(jìn)程發(fā)送信號sig.
如果pid是正數(shù),那么向信號sig被發(fā)送到進(jìn)程pid.
如果pid等于0,那么信號sig被發(fā)送到所以和pid進(jìn)程在同一個(gè)進(jìn)程組的進(jìn)程
如果pid等于-1,那么信號發(fā)給所有的進(jìn)程表中的進(jìn)程,除了最大的哪個(gè)進(jìn)程號.
如果pid由于-1,和0一樣,只是發(fā)送進(jìn)程組是-pid.
我們用最多的是第一個(gè)情況.還記得我們在守護(hù)進(jìn)程那一節(jié)的例子嗎?我們那個(gè)時(shí)候用這
個(gè)函數(shù)殺死了父進(jìn)程守護(hù)進(jìn)程的創(chuàng)建
raise系統(tǒng)調(diào)用向自己發(fā)送一個(gè)sig信號.我們可以用上面那個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的.
alarm函數(shù)和時(shí)間有點(diǎn)關(guān)系了,這個(gè)函數(shù)可以在seconds秒后向自己發(fā)送一個(gè)SIGALRM信號
.. 下面這個(gè)函數(shù)會有什么結(jié)果呢?
- #include <unistd.h>
- main()
- {
- unsigned int i;
- alarm(1);
- for(i=0;1;i++)
- printf("I=%d",i);
- }
SIGALRM的缺省操作是結(jié)束進(jìn)程,所以程序在1秒之后結(jié)束,你可以看看你的最后I值為多少
,來比較一下大家的系統(tǒng)性能差異(我的是2232).
2。信號操作 有時(shí)候我們希望進(jìn)程正確的執(zhí)行,而不想進(jìn)程受到信號的影響,比如我
們希望上面那個(gè)程序在1秒鐘之后不結(jié)束.這個(gè)時(shí)候我們就要進(jìn)行信號的操作了.
信號操作最常用的方法是信號屏蔽.信號屏蔽要用到下面的幾個(gè)函數(shù).
- #include <signal.h>
- int sigemptyset(sigset_t *set);
- int sigfillset(sigset_t *set);
- int sigaddset(sigset_t *set,int signo);
- int sigdelset(sigset_t *set,int signo);
- int sigismember(sigset_t *set,int signo);
- int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset);
sigemptyset函數(shù)初始化信號集合set,將set設(shè)置為空.sigfillset也初始化信號集合,只
是將信號集合設(shè)置為所有信號的集合.sigaddset將信號signo加入到信號集合之中,sigd
elset將信號從信號集合中刪除.sigismember查詢信號是否在信號集合之中.
sigprocmask是最為關(guān)鍵的一個(gè)函數(shù).在使用之前要先設(shè)置好信號集合set.這個(gè)函數(shù)的作
用是將指定的信號集合set加入到進(jìn)程的信號阻塞集合之中去,如果提供了oset那么當(dāng)前
的進(jìn)程信號阻塞集合將會保存在oset里面.參數(shù)how決定函數(shù)的操作方式.
SIG_BLOCK:增加一個(gè)信號集合到當(dāng)前進(jìn)程的阻塞集合之中.
SIG_UNBLOCK:從當(dāng)前的阻塞集合之中刪除一個(gè)信號集合.
SIG_SETMASK:將當(dāng)前的信號集合設(shè)置為信號阻塞集合.
以一個(gè)實(shí)例來解釋使用這幾個(gè)函數(shù).
- #include <signal.h>
- #include <stdio.h>
- #include <math.h>
- #include <stdlib.h>
- int main(int argc,char **argv)
- {
- double y;
- sigset_t intmask;
- int i,repeat_factor;
- if(argc!=2)
- {
- fprintf(stderr,"Usage:%s repeat_factor\n\a",argv[0]);
- exit(1);
- }
- if((repeat_factor=atoi(argv[1]))<1)repeat_factor=10;
- sigemptyset(&intmask);
- sigaddset(&intmask,SIGINT);
- while(1)
- {
-
- sigprocmask(SIG_BLOCK,&intmask,NULL);
- fprintf(stderr,"SIGINT signal blocked\n");
- for(i=0;i<repeat_factor;i++)y=sin((double)i);
- fprintf(stderr,"Blocked calculation is finished\n");
-
- sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&intmask,NULL);
- fprintf(stderr,"SIGINT signal unblocked\n");
- for(i=0;i<repeat_factor;i++)y=sin((double)i);
- fprintf(stderr,"Unblocked calculation is finished\n");
- }
- exit(0);
- }
程序在運(yùn)行的時(shí)候我們要使用Ctrl+C來結(jié)束.如果我們在第一計(jì)算的時(shí)候發(fā)出SIGINT信號
,由于信號已經(jīng)屏蔽了,所以程序沒有反映.只有到信號被取消阻塞的時(shí)候程序才會結(jié)束.
注意我們只要發(fā)出一次SIGINT信號就可以了,因?yàn)樾盘柶帘沃皇菍⑿盘柤尤氲叫盘栕枞?
集合之中,并沒有丟棄這個(gè)信號.一旦信號屏蔽取消了,這個(gè)信號就會發(fā)生作用.
有時(shí)候我們希望對信號作出及時(shí)的反映的,比如當(dāng)擁護(hù)按下Ctrl+C時(shí),我們不想什么事情
也不做,我們想告訴用戶你的這個(gè)操作不好,請不要重試,而不是什么反映也沒有的. 這個(gè)
時(shí)候我們要用到sigaction函數(shù).
- #include <signal.h>
-
- int sigaction(int signo,const struct sigaction *act,
- struct sigaction *oact);
- struct sigaction {
- void (*sa_handler)(int signo);
- void (*sa_sigaction)(int siginfo_t *info,void *act);
- sigset_t sa_mask;
- int sa_flags;
- void (*sa_restore)(void);
- }
這個(gè)函數(shù)和結(jié)構(gòu)看起來是不是有點(diǎn)恐怖呢.不要被這個(gè)嚇著了,其實(shí)這個(gè)函數(shù)的使用相當(dāng)
簡單的.我們先解釋一下各個(gè)參數(shù)的含義. signo很簡單就是我們要處理的信號了,可以是
任何的合法的信號.有兩個(gè)信號不能夠使用(SIGKILL和SIGSTOP). act包含我們要對這個(gè)
信號進(jìn)行如何處理的信息.oact更簡單了就是以前對這個(gè)函數(shù)的處理信息了,主要用來保
存信息的,一般用NULL就OK了.
信號結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜.不要緊我們慢慢的學(xué)習(xí).
sa_handler是一個(gè)函數(shù)型指針,這個(gè)指針指向一個(gè)函數(shù),這個(gè)函數(shù)有一個(gè)參數(shù).這個(gè)函數(shù)就
是我們要進(jìn)行的信號操作的函數(shù). sa_sigaction,sa_restore和sa_handler差不多的,只
是參數(shù)不同罷了.這兩個(gè)元素我們很少使用,就不管了.
sa_flags用來設(shè)置信號操作的各個(gè)情況.一般設(shè)置為0好了.sa_mask我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過了
在使用的時(shí)候我們用sa_handler指向我們的一個(gè)信號操作函數(shù),就可以了.sa_handler有
兩個(gè)特殊的值:SIG_DEL和SIG_IGN.SIG_DEL是使用缺省的信號操作函數(shù),而SIG_IGN是使用
忽略該信號的操作函數(shù).
這個(gè)函數(shù)復(fù)雜,我們使用一個(gè)實(shí)例來說明.下面這個(gè)函數(shù)可以捕捉用戶的CTRL+C信號.并輸
出一個(gè)提示語句.
- #include <signal.h>
- #include <stdio.h>
- #include <string.h>
- #include <errno.h>
- #include <unistd.h>
- #define PROMPT "你想終止程序嗎?"
- char *prompt=PROMPT;
- void ctrl_c_op(int signo)
- {
- write(STDERR_FILENO,prompt,strlen(prompt));
- }
- int main()
- {
- struct sigaction act;
- act.sa_handler=ctrl_c_op;
- sigemptyset(&act.sa_mask);
- act.sa_flags=0;
- if(sigaction(SIGINT,&act,NULL)<0)
- {
- fprintf(stderr,"Install Signal Action Error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- while(1);
- }
在上面程序的信號操作函數(shù)之中,我們使用了write函數(shù)而沒有使用fprintf函數(shù).是因?yàn)?
我們要考慮到下面這種情況.如果我們在信號操作的時(shí)候又有一個(gè)信號發(fā)生,那么程序該
如何運(yùn)行呢? 為了處理在信號處理函數(shù)運(yùn)行的時(shí)候信號的發(fā)生,我們需要設(shè)置sa_mask成
員. 我們將我們要屏蔽的信號添加到sa_mask結(jié)構(gòu)當(dāng)中去,這樣這些函數(shù)在信號處理的時(shí)
候就會被屏蔽掉的.
3。其它信號函數(shù) 由于信號的操作和處理比較復(fù)雜,我們再介紹幾個(gè)信號操作函數(shù).
- #include <unistd.h>
- #include <signal.h>
- int pause(void);
- int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
pause函數(shù)很簡單,就是掛起進(jìn)程直到一個(gè)信號發(fā)生了.而sigsuspend也是掛起進(jìn)程只是在
調(diào)用的時(shí)候用sigmask取代當(dāng)前的信號阻塞集合.
- #include <sigsetjmp>
- int sigsetjmp(sigjmp_buf env,int val);
- void siglongjmp(sigjmp_buf env,int val);
還記得goto函數(shù)或者是setjmp和longjmp函數(shù)嗎.這兩個(gè)信號跳轉(zhuǎn)函數(shù)也可以實(shí)現(xiàn)程序的
跳轉(zhuǎn)讓我們可以從函數(shù)之中跳轉(zhuǎn)到我們需要的地方.
由于上面幾個(gè)函數(shù),我們很少遇到,所以只是說明了一下,詳細(xì)情況請查看聯(lián)機(jī)幫助.
4。一個(gè)實(shí)例 還記得我們在守護(hù)進(jìn)程創(chuàng)建的哪個(gè)程序嗎?守護(hù)進(jìn)程在這里我們把那個(gè)
程序加強(qiáng)一下. 下面這個(gè)程序會在也可以檢查用戶的郵件.不過提供了一個(gè)開關(guān),如果用
戶不想程序提示有新的郵件到來,可以向程序發(fā)送SIGUSR2信號,如果想程序提供提示可以
發(fā)送SIGUSR1信號.
- #include <unistd.h>
- #include <stdio.h>
- #include <errno.h>
- #include <fcntl.h>
- #include <signal.h>
- #include <string.h>
- #include <pwd.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <sys/stat.h>
-
- #define MAIL_DIR "/var/spool/mail/"
-
- #define SLEEP_TIME 10
- #define MAX_FILENAME 255
- unsigned char notifyflag=1;
- long get_file_size(const char *filename)
- {
- struct stat buf;
- if(stat(filename,&;buf)==-1)
- {
- if(errno==ENOENT)return 0;
- else return -1;
- }
- return (long)buf.st_size;
- }
- void send_mail_notify(void)
- {
- fprintf(stderr,"New mail has arrived\007\n");
- }
- void turn_on_notify(int signo)
- {
- notifyflag=1;
- }
- void turn_off_notify(int signo)
- {
- notifyflag=0;
- }
- int check_mail(const char *filename)
- {
- long old_mail_size,new_mail_size;
- sigset_t blockset,emptyset;
- sigemptyset(&;blockset);
- sigemptyset(&;emptyset);
- sigaddset(&;blockset,SIGUSR1);
- sigaddset(&;blockset,SIGUSR2);
- old_mail_size=get_file_size(filename);
- if(old_mail_size<0)return 1;
- if(old_mail_size>0) send_mail_notify();
- sleep(SLEEP_TIME);
- while(1)
- {
- if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&;blockset,NULL)<0) return 1;
- while(notifyflag==0)sigsuspend(&;emptyset);
- if(sigprocmask(SIG_SETMASK,&;emptyset,NULL)<0) return 1;
- new_mail_size=get_file_size(filename);
- if(new_mail_size>old_mail_size)send_mail_notify;
- old_mail_size=new_mail_size;
- sleep(SLEEP_TIME);
- }
- }
- int main(void)
- {
- char mailfile[MAX_FILENAME];
- struct sigaction newact;
- struct passwd *pw;
- if((pw=getpwuid(getuid()))==NULL)
- {
- fprintf(stderr,"Get Login Name Error:%s\n\a",strerror(errno));
- exit(1);
- }
- strcpy(mailfile,MAIL_DIR);
- strcat(mailfile,pw->pw_name);
- newact.sa_handler=turn_on_notify;
- newact.sa_flags=0;
- sigemptyset(&;newact.sa_mask);
- sigaddset(&;newact.sa_mask,SIGUSR1);
- sigaddset(&;newact.sa_mask,SIGUSR2);
- if(sigaction(SIGUSR1,&;newact,NULL)<0)
- fprintf(stderr,"Turn On Error:%s\n\a",strerror(errno));
- newact.sa_handler=turn_off_notify;
- if(sigaction(SIGUSR1,&;newact,NULL)<0)
- fprintf(stderr,"Turn Off Error:%s\n\a",strerror(errno));
- check_mail(mailfile);
- exit(0);
- }
信號操作是一件非常復(fù)雜的事情,比我們想象之中的復(fù)雜程度還要復(fù)雜,如果你想徹底的
弄清楚信號操作的各個(gè)問題,那么除了大量的練習(xí)以外還要多看聯(lián)機(jī)手冊.不過如果我們
只是一般的使用的話,有了上面的幾個(gè)函數(shù)也就差不多了. 我們就介紹到這里了.