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如何在Linux下捕捉信号

2016年08月19日 Linux 教程 暂无评论 阅读 814 次

信号由三种处理方式:

  1. 忽略
  2. 执行该信号的默认处理动作
  3. 捕捉信号

如果信号的处理动作是用户自定义函数,在信号递达时就调用这个自定义函数,这称为捕捉信号。

进程收到一个信号后不会被立即处理,而是在恰当时机进行处理!即内核态返回用户态之前 !

但是由于信号处理函数的代码在用户空间,所以这增加了内核处理信号捕捉的复杂度。

内核实现信号捕捉的步骤:

  1. 用户为某信号注册一个信号处理函数sighandler。
  2. 当前正在执行主程序,这时候因为中断、异常或系统调用进入内核态。
  3. 在处理完异常要返回用户态的主程序之前,检查到有信号未处理,并发现该信号需要按照用户自定义的函数来处理。
  4. 内核决定返回用户态执行sighandler函数,而不是恢复main函数的上下文继续执行!(sighandler和main函数使用的是不同的堆栈空间,它们之间不存在调用和被调用的关系,是两个独立的控制流程)
  5. sighandler函数返回后,执行特殊的系统调用sigreturn从用户态回到内核态
  6. 检查是否还有其它信号需要递达,如果没有 则返回用户态并恢复主程序的上下文信息继续执行。

signal

给某一个进程的某一个信号(标号为signum)注册一个相应的处理函数,即对该信号的默认处理动作进行修改,修改为handler函数指向的方式;

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

signal函数接受两个参数:一个整型的信号编号,以及一个指向用户定义的信号处理函数的指针。

此外,signal函数的返回值是一个指向调用用户定义信号处理函数的指针。

sigaction

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。

  1. #include <signal.h> 
  2. int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); 
  3. struct sigaction 
  4.                void     (*sa_handler)(int);          //信号处理方式 
  5.                void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  //实时信号的处理方式  暂不讨论 
  6.                sigset_t   sa_mask;   //额外屏蔽的信号 
  7.                int        sa_flags; 
  8.                void     (*sa_restorer)(void);     
  9. }; 

signum是指定信号的编号。

处理方式:

若act指针非空,则根据act结构体中的信号处理函数来修改该信号的处理动作。

若oact指针非 空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。

现将原来的处理动作备份到oact里,然后根据act修改该信号的处理动作。

(注:后两个参数都是输入输出型参数!)

将sa_handler三种可选方式:

  1. 赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号;
  2. 赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作;
  3. 赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册一个信号处理函 数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。

(注:这是一个回调函数,不是被main函数调用,而是被系统所调用)

当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么 它会被阻塞到当前处理结束为止。

pause

pause函数使调用进程挂起直到有信号递达!

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

处理方式:

如果信号的处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数没有机会返回;

如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause不返回;

如果信号的处理动作是捕捉,则调用了信号处理函数之后pause返回-1,errno设置为EINTR。

所以pause只有出错的返回值(类似exec函数家族)。错误码EINTR表示“被信号中断”。

举个栗子

  1. 定义一个闹钟,约定times秒后,内核向该进程发送一个SIGALRM信号;
  2. 调用pause函数将进程挂起,内核切换到别的进程运行;
  3. times秒后,内核向该进程发送SIGALRM信号,发现其处理动作是一个自定义函数,于是切回用户态执行该自定义处理函数;
  4. 进入sig_alrm函数时SIGALRM信号被自动屏蔽,从sig_alrm函数返回时SIGALRM信号自动解除屏蔽。然后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核,之后再返回用户态继续执行进程的主控制流程(main函数调用的mytest函数)。
  5. pause函数返回-1,然后调用alarm(0)取消闹钟,调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理 动作。
  1. /************************************************************************* 
  2.  > File Name: Pause.c 
  3.  > Author:Lynn-Zhang 
  4.  > Mail: [email protected] 
  5.  > Created Time: Sun 14 Aug 2016 12:27:03 PM CST 
  6.  ************************************************************************/ 
  7.   
  8. #include<stdio.h> 
  9. #include<signal.h> 
  10. #include<unistd.h> 
  11. void sig_alarm(int signum) 
  12.     printf("I am a custom handler!\n"); 
  13. void mysleep(unsigned int times) 
  14.     //注册两个信号处理动作 
  15.     struct sigaction new,old; 
  16.     new.sa_handler=sig_alarm; //信号处理函数 
  17.     sigemptyset(&new.sa_mask);//不屏蔽任何信号屏蔽字 
  18.     new.sa_flags=0; 
  19.       
  20.     //对SIGALRM 信号的默认处理动作修改为自定义处理动作 
  21.     sigaction(SIGALRM,&new,&old); 
  22.     alarm(times); 
  23.     pause(); //挂起等待 
  24.     alarm(1); 
  25.     sleep(2); 
  26.     alarm(0); //取消闹钟 
  27.     //恢复SIGALRM 信号到默认处理动作 
  28.     sigaction(SIGALRM,&old,NULL); 
  29.     alarm(1); 
  30.     sleep(2); 
  31. int main() 
  32.     while(1) 
  33.     { 
  34.         mysleep(2); 
  35.         printf("many seconds passed\n"); 
  36.         printf("###################\n"); 
  37.     } 
  38.     return 0; 

定义一个闹钟并挂起等待,收到信号后执行自定义处理动作,在没有恢复默认处理动作前,收到SIGALRM信号都会按照其自定义处理函数来处理。恢复自定义处理动作之后收到SIGALRM信号则执行其默认处理动作即终止进程!

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