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  • Linux常见信号介绍

    1、信号

    首先信号我们要和信号量区分开来,虽然两者都是操作系统进程通信的方式。可以简单的理解,信号是用来通知进程发生了什么需要做什么,信号量一般是用作进程同步(pv操作)

    2、常见信号量

    (以下数字标号代表信号再bitmap中的位置)

    SIGINT 可能使我们最常用的信号之一。一般在我们想进程中断,键盘输入Ctrl + C 即可实现,这是一个进程终止信号。

    SIGQUIT程序异常退出信号和2 类似, 输入Ctrl +  实现

    SIGILL 执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号。

    11SIGSEGV试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据.和SIGILL一样,程序出BUG时,我们经常见到。

    17 SIGCHLD 子进程结束时, 父进程会收到这个信号。如果父进程没有处理这个信号,也没有等待(wait)子进程,子进程虽然终止,但是还会在内核进程表中占有表项,这时的子进程称为僵尸进程。

     这种情况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号,或者捕捉它,或者wait它派生的子进程,或者父进程先终止,这时子进程的终止自动由init进程来接管)。后面会详细介绍。

    19 SIGSTOP 停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别:该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略. GDB中就使用了该信号。

    20 SIGIO 文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作.

    3、信号常见操作

    我们从进程说起,在进程的控制块中(PCB)有两个表一个叫做信号未决表,一个叫做信号阻塞表(都是64位图存储)。内核首先根据信号阻塞表中屏蔽状态字判断是否需要阻塞,如果该信号被设为为了阻塞的,那么信号未决表中对应 状态字(pending)相应位制成1;若该信号阻塞解除,信号未

    决状态字(pending)相应位制成0;表示信号此时可以抵达了,也就是可以接收该信号了。其实由这个地方我们可以看到,同一个时刻,如果一个信号为阻塞了,那么无论你到来了多少次,在解除阻塞的时候进程只会处理一次。

    备注: 阻塞意味着,信号到了,我暂时不处理,放着就是。 信号忽略,进程看到了,但是什么都不会做。

    由此可见,对于信号而言,要么直接处理,要么一会处理(也有可能一直不处理), 要么压根就不会处理。

    我们看下系统中内置的API接口:

    int sigemptyset(sigset_t *set);//将信号集清空,共64bits
    int sigfillset(sigset_t *set);//将信号集置1
    int sigaddset(sigset_t *set, int signum);//将signum对应的位置为1
    int sigdelset(sigset_t *set, int signum);//将signum对应的位置为0
    int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//判断signum是否在该信号集合中,如果集合中该位为1,则返回1,表示位于在集合中
    
    
    // 读取更改屏蔽状态字的API函数 
    int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
    /*
    参数how有下面三种取值:
    SIG_BLOCK:  将参数set指向的信号集中设置的信号添加到现在的屏蔽状态字中,设置为阻塞;
    SIG_UNBLOCK:将参数set指向的信号集中设置的信号添加到现在的屏蔽状态字中,设置为非阻塞, 也就是解除阻塞;
    SIG_SETMASK:将参数set指向的信号集直接覆盖现在的屏蔽状态字的值;
    如果oset是非空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出。
    若成功则为0,若出错则为-1 
    
    */
    
    #include <signal.h>
    #include <unistd.h>
    
    
    using namespace std;
    
    void Handle(int sig) {
        printf("sig = %d
    ", sig);
        abort();
    }
    
    void Prints(sigset_t* set) {
        for (int i = 1; i <= 31; ++i) {
            if (sigismember(set, i)) {
                printf("1");            
            } else {
                printf("0");
            }   
        }   
        printf("
    ");
    
    }
    
    int main(){
    signal(SIGINT, Handle);
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);
    sigaddset(&set, SIGQUIT);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
    // signal(SIGINT, SIG_IGN); //忽略信号操作。
    int i = 5;
    while(i) {
        i--;
        sigset_t p;
        sigpending(&p); // 获得当前信号未决表的数据。
        Prints(&p);
        sleep(2);
    }
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
    //sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
    //sigset_t p;
    //sigpending(&p);
    //Prints(&p);
    
    printf("-1----------------------");
    printf("-2----------------------");
    printf("-3----------------------");
    printf("-4----------------------");
    
    
    return 0;
    }
    
    

    在上面代码中,signal(SIGINT, Handle),我们自己注册了处理信号的函数。先展示结果:

    0000000000000000000000000000000
    0000000000000000000000000000000
    ^C0100000000000000000000000000000
    0100000000000000000000000000000
    0100000000000000000000000000000
    sig = 2

    简单解释一下,按下ctrl + c 给进程传入了中断的信号,在map中位置为2的地方置为了1,因为我们阻塞了信号,所以他不做处理。

    等在循环结束以后我们解除了屏蔽,系统调用了我们注册的函数,进行了信号处理,在处理函数中我们调用了abort,所以剩下的代码并没有执行。

    如果我们把代码中的注释打开再编译运行,发现是下面的结果:

    0000000000000000000000000000000
    0000000000000000000000000000000
    ^C0100000000000000000000000000000
    0100000000000000000000000000000
    0100000000000000000000000000000
    0000000000000000000000000000000
    -1-----------------------2-----------------------3-----------------------4----------------------

    可以看到,SIGINT信号,到的时候,不是先忽略,是先判定阻塞,放在了未决信号表中。

    然后等信号解阻塞以后,可以看到,进程忽略了该信号。不做处理。

    4、SIGCHLD信号

    这个信号,我们上面解释说明过。子进程退出时,会给父进程发送这个命令,让父进程回收资源。如果父进程不做处理,那么就成了子进程就成了我们说的僵尸进程,造成内存泄漏(敲黑板,这玩意也会造成内存泄漏)。

    如果子进程退出的时候,父进程早就没了,那么回收资源的工作交给init进程。一般情况下,如果父进程,不关心子进程的资源回收,也不期待从儿子那边获得什么,可以对这个信号进行忽略,像上面代码中那样操作即可

    signal(SIGCHLD, SIG_IGN)。这样也不会产生僵尸进程,子进程退出的时候,发个信号给父进程。父进程处理方式是忽略,子进程就自己退出了。

    当然也可以自己创建处理函数,处理该信号。

    在引入代码之前我们先说两个函数:wait 和 waitpid

    头文件sys/wait.h

    pid_t wait(int *status);

    进程一旦调用了wait,就立即阻塞自己,由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出,如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程,wait就会收集这个子进程的信息,并把它彻底销毁后返回;如果没有找到这样一个子进程,wait就会一直阻塞在这里,直到有一个出现为止。
    参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态,它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意,只想把这个僵尸进程消灭掉,(事实上绝大多数情况下,我们都会这样想),我们就可以设定这个参数为NULL,就象下面这样: pid = wait(NULL);

    pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

    参数:

    status:如果不是空,会把状态信息写到它指向的位置,与wait一样

    options:允许改变waitpid的行为,最有用的一个选项是WNOHANG,它的作用是防止waitpid把调用者的执行挂起

    The value of options is an OR of zero or more of the following con-
    stants:

    WNOHANG return immediately if no child has exited.

    wait与waitpid区别:

    在一个子进程终止前, wait 使其调用者阻塞,而waitpid 有一选择项,可使调用者不阻塞。
    waitpid并不等待第一个终止的子进程—它有若干个选择项,可以控制它所等待的特定进程。
    实际上wait函数是waitpid函数的一个特例。waitpid(-1, &status, 0);
    

    了解这些以后我们看代码例子:

    #include <signal.h>  
    #include <sys/types.h>  
    #include <sys/wait.h>  
       
    void waitchildren(int signo) {   
       
      int status;  
      wait(&status); 
     //while(1)waitpid(-1, &status, WNOHANG);  //注释3                                                     
     //while(1)wait(&status)  //注释4
       
    }  
       
    int main() {   
       
      int i;  
      pid_t pid;  
       
      //signal(SIGCHLD, waitchildren);  //注释1
      //signal(SIGCHLD, SIG_IGN);  //注释2
       
      for(i=0; i<100; i++) {   
        pid = fork();  
        if(pid == 0)  
          break;  
      }   
       
      if(pid>0) {   
        printf("press Enter to exit...");  
        getchar();  
      }   
       
      return 0;  
    }  
    
    
    

    如果 我们编译运行,发现在不退出的情况下,重新开一个终端运行top命令,可以看到zombie字段为100.即是100个僵尸进程。

    如果打开注释1 发现还是有僵尸进程,但是数量不为100,同一时刻,很多子进程退出,但是可惜只处理一部分。

    关闭注释1打开注释2.发现一个僵尸进程都没了。

    如果只打开注释3 你也会发现一个僵尸进程都没了。

    如果你只打开注释4,你会发现程序只处理了一个,而且卡死了。

    wait 我们可以称其为同步接口,而waitpid为异步接口。

    再看下面这段代码:

    #include <stdio.h>  
    #include <unistd.h>  
    #include <signal.h>  
    #include <sys/types.h>  
    #include <sys/wait.h>  
    #include <iostream> 
    
    int count = 0;
    void waitchildren(int signo) {   
       count++;
       std::cout << count << "------------" << std::endl;
       int status;  
       wait(&status);  
       
    }  
       
    int main() {   
       
      int i;  
      pid_t pid;  
       
      signal(SIGCHLD, waitchildren);  
      //signal(SIGCHLD, SIG_IGN);
      sigset_t set;
      sigaddset(&set, SIGCHLD);
      sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
      for(i=0; i<100; i++) {   
        pid = fork();  
        if(pid == 0)  
          break;  
      }   
      if(pid>0) {   
        printf("press Enter to exit...");  
        getchar();  
        sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
      }   
       
      return 0;  
    }  
    
    

    这段程序你会发现,只有一个子进程发送的信号,被捕获处理了。

    以上就是全部内容,欢迎各位大佬,纠错指正。

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