Linux下C语言编程--信号处理函数

cnhnln

前言:这一章我们讨论一下Linux下的信号处理函数.  
     Linux下的信号处理函数:  
1.信号的产生  
2.信号的处理  
3.其它信号函数  
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一个实例  
1。信号的产生  
    Linux下的信号可以类比于DOS下的INT或者是Windows下的事件.在有一个信号发生时候
相信的信号就会发送给相应的进程.在Linux下的信号有以下几个. 我们使用 kill -l 命令
可以得到以下的输出结果:  

1) SIGHUP  2) SIGINT  3) SIGQUIT  4) SIGILL
5) SIGTRAP  6) SIGABRT  7) SIGBUS   SIGFPE
9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2
13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 17) SIGCHLD
1 SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN
22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 2 SIGWINCH 29) SIGIO
30) SIGPWR

关于这些信号的详细解释请查看man 7 signal的输出结果. 信号事件的发生有两个来源:一
个是硬件的原因(比如我们按下了键盘),一个是软件的原因(比如我们使用系统函数或者是
命令发出信号). 最常用的四个发出信号的系统函数是kill, raise, alarm和setitimer函
数. setitimer函数我们在计时器的使用 那一章再学习.  
#include  
#include  
        #include  

int kill(pid_t pid,int sig);
int raise(int sig);
unisigned int  alarm(unsigned int seconds);

kill系统调用负责向进程发送信号sig.
如果pid是正数,那么向信号sig被发送到进程pid.
如果pid等于0,那么信号sig被发送到所以和pid进程在同一个进程组的进程
如果pid等于-1,那么信号发给所有的进程表中的进程,除了最大的哪个进程号.
如果pid由于-1,和0一样,只是发送进程组是-pid.
我们用最多的是第一个情况.还记得我们在守护进程那一节的例子吗?我们那个时候用这个
函数杀死了父进程守护进程的创建
raise系统调用向自己发送一个sig信号.我们可以用上面那个函数来实现这个功能的.
alarm函数和时间有点关系了,这个函数可以在seconds秒后向自己发送一个SIGALRM信号.
下面这个函数会有什么结果呢?  

#include  

main()
{
unsigned int i;
alarm(1);
for(i=0;1;i++)
printf("I=%d",i);
}
SIGALRM的缺省操作是结束进程,所以程序在1秒之后结束,你可以看看你的最后I值为多少,
来比较一下大家的系统性能差异(我的是2232).

2。信号操作     有时候我们希望进程正确的执行,而不想进程受到信号的影响,比如我们
希望上面那个程序在1秒钟之后不结束.这个时候我们就要进行信号的操作了.
信号操作最常用的方法是信号屏蔽.信号屏蔽要用到下面的几个函数.  

#include  

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函数初始化信号集合set,将set设置为空.sigfillset也初始化信号集合,只是
将信号集合设置为所有信号的集合.sigaddset将信号signo加入到信号集合之中,sigdelse
t将信号从信号集合中删除.sigismember查询信号是否在信号集合之中.
sigprocmask是最为关键的一个函数.在使用之前要先设置好信号集合set.这个函数的作用
是将指定的信号集合set加入到进程的信号阻塞集合之中去,如果提供了oset那么当前的进
程信号阻塞集合将会保存在oset里面.参数how决定函数的操作方式.  
SIG_BLOCK:增加一个信号集合到当前进程的阻塞集合之中.  
SIG_UNBLOCK:从当前的阻塞集合之中删除一个信号集合.  
SIG_SETMASK:将当前的信号集合设置为信号阻塞集合.  
以一个实例来解释使用这几个函数.  

#include  
#include  
#include  
#include  

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);    /* 将信号集合设置为空  */  
sigaddset(&intmask,SIGINT); /* 加入中断 Ctrl+C 信号*/
while(1)
  {
/*阻塞信号,我们不希望保存原来的集合所以参数为NULL*/
sigprocmask(SIG_BLOCK,&intmask,NULL);
fprintf(stderr,"SIGINT signal blocked\n");
for(i=0;i fprintf(stderr,"Blocked calculation is finished\n");
/*  取消阻塞 */
sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&intmask,NULL);
fprintf(stderr,"SIGINT signal unblocked\n");
for(i=0;i        fprintf(stderr,"Unblocked calculation is finished\n");
  }
exit(0);
}

程序在运行的时候我们要使用Ctrl+C来结束.如果我们在第一计算的时候发出SIGINT信号,
由于信号已经屏蔽了,所以程序没有反映.只有到信号被取消阻塞的时候程序才会结束. 注
意我们只要发出一次SIGINT信号就可以了,因为信号屏蔽只是将信号加入到信号阻塞集合之
中,并没有丢弃这个信号.一旦信号屏蔽取消了,这个信号就会发生作用.  
有时候我们希望对信号作出及时的反映的,比如当拥护按下Ctrl+C时,我们不想什么事情也
不做,我们想告诉用户你的这个操作不好,请不要重试,而不是什么反映也没有的. 这个时候
我们要用到sigaction函数.  
#include  

   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);
        }  

这个函数和结构看起来是不是有点恐怖呢.不要被这个吓着了,其实这个函数的使用相当简
单的.我们先解释一下各个参数的含义. signo很简单就是我们要处理的信号了,可以是任何
的合法的信号.有两个信号不能够使用(SIGKILL和SIGSTOP). act包含我们要对这个信号进
行如何处理的信息.oact更简单了就是以前对这个函数的处理信息了,主要用来保存信息的
,一般用NULL就OK了.  
信号结构有点复杂.不要紧我们慢慢的学习.  
sa_handler是一个函数型指针,这个指针指向一个函数,这个函数有一个参数.这个函数就是
我们要进行的信号操作的函数. sa_sigaction,sa_restore和sa_handler差不多的,只是参
数不同罢了.这两个元素我们很少使用,就不管了.  
sa_flags用来设置信号操作的各个情况.一般设置为0好了.sa_mask我们已经学习过了  
在使用的时候我们用sa_handler指向我们的一个信号操作函数,就可以了.sa_handler有两
个特殊的值:SIG_DEL和SIG_IGN.SIG_DEL是使用缺省的信号操作函数,而SIG_IGN是使用忽略
该信号的操作函数.  
这个函数复杂,我们使用一个实例来说明.下面这个函数可以捕捉用户的CTRL+C信号.并输出
一个提示语句.  

#include  
#include  
#include  
#include  
#include  

#define PROMPT "你想终止程序吗?"

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);
}

在上面程序的信号操作函数之中,我们使用了write函数而没有使用fprintf函数.是因为我
们要考虑到下面这种情况.如果我们在信号操作的时候又有一个信号发生,那么程序该如何
运行呢? 为了处理在信号处理函数运行的时候信号的发生,我们需要设置sa_mask成员. 我
们将我们要屏蔽的信号添加到sa_mask结构当中去,这样这些函数在信号处理的时候就会被
屏蔽掉的.  
3。其它信号函数     由于信号的操作和处理比较复杂,我们再介绍几个信号操作函数.  


#include
#include

int pause(void);
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);

pause函数很简单,就是挂起进程直到一个信号发生了.而sigsuspend也是挂起进程只是在调
用的时候用sigmask取代当前的信号阻塞集合.  
#include

int sigsetjmp(sigjmp_buf env,int val);
void  siglongjmp(sigjmp_buf env,int val);

还记得goto函数或者是setjmp和longjmp函数吗.这两个信号跳转函数也可以实现程序的跳
转让我们可以从函数之中跳转到我们需要的地方.  
由于上面几个函数,我们很少遇到,所以只是说明了一下,详细情况请查看联机帮助.  
4。一个实例     还记得我们在守护进程创建的哪个程序吗?守护进程在这里我们把那个程
序加强一下. 下面这个程序会在也可以检查用户的邮件.不过提供了一个开关,如果用户不
想程序提示有新的邮件到来,可以向程序发送SIGUSR2信号,如果想程序提供提示可以发送S
IGUSR1信号.  


#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include  

#include  
#include  

/*  Linux  的默任个人的邮箱地址是 /var/spool/mail/ */

#define  MAIL_DIR   "/var/spool/mail/"

/*      睡眠10秒钟      */
                 
#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);   
}

信号操作是一件非常复杂的事情,比我们想象之中的复杂程度还要复杂,如果你想彻底的弄
清楚信号操作的各个问题,那么除了大量的练习以外还要多看联机手册.不过如果我们只是
一般的使用的话,有了上面的几个函数也就差不多了. 我们就介绍到这里了.  
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