Linux信号：信号的生存

目录
一、信号在内核中的表现
 二、sigset_t
2.1sigset_t的概念和意义
2.2信号集操作数
三、信号集操作数的利用
3.1sigprocmask
3.2sigpending
3.3sigemptyset
四、代码演示

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一、信号在内核中的表现

   实际执行信号的处理动作称为信号  递达(Delivery)  。     信号从产生到递达之间的状态,称为信号  未决(Pending)  。      进程可以选择  壅闭 (Block )  某个信号。      被壅闭的信号产生时将保持在未决状态,直到进程排除对此信号的壅闭,才执行递达的动作。     留意,壅闭和忽略是不同的,只要信号被壅闭就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。         信号在内核中的表现示意图      

    每个信号都有两个标志位分别表现壅闭(block)和未决(pending),另有一个函数指针表现处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中     如上图所示：     SIGHUP信号未壅闭也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。      SIGINT信号产生过,但正在被壅闭,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有排除壅闭之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再排除壅闭。     SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被壅闭,它的处理动作是用户自界说函数sighandler。     如果在进程排除对某信号的壅闭之前这种信号产生过多次,将如何处理?POSIX.1答应系统递送该信号一次或多次。Linux是这样实现的:通例信号在递达之前产生多次只计一次,而及时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。   二、sigset_t

2.1sigset_t的概念和意义

在Linux中，常用的信号有31个，内核中则存在一个雷同于位图的方式来对该进程的block，peding进行表现，由于不存在0号信号，所以信号就从1号位置开始到31，如果该位置上为1则表现该信号当前存在，为0则表现不存在。
   从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记载该信号产生了多少次,壅闭标志也是这样表现的。     因此,未决和壅闭标志可以用相同的数据范例sigset_t来存储,sigset_t称为信号集,这个范例可以表现每个信号的“有效”或“无效”状态,在壅闭信号会合“有效”和“无效”的含义是该信号是否被壅闭,而在未决信号会合“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。下一节将详细先容信号集的各种操作。 壅闭信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的“屏蔽”应该理解为壅闭而不是忽略。     而为了方便统一管理，和安全性考虑，Linux中就设置了一种sigset_t的范例专门用于表现信号集。  2.2信号集操作数

   sigset_t范例对于每种信号用一个bit表现“有效”或“无效”状态,至于这个范例内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从利用者的角度是不必关心的,利用者只能调用以下函数来操作sigset_ t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,比如用printf直接打印sigset_t变量是没故意义的。     而常用的系统调用接口有如下几个：   

1. #include <signal.h>
2. int sigemptyset(sigset_t *set);
3. int sigfillset(sigset_t *set);
4. int sigaddset (sigset_t *set, int signo);
5. int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
6. int sigismember（const sigset_t *set, int signo);

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    函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使此中全部信号的对应bit清零,表现该信号集不包含 任何有效信号。        函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使此中全部信号的对应bit置位,表现 该信号集的有效信号包括系统支持的全部信号。        留意,在利用sigset_ t范例的变量之前,一定要调 用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号会合添加或删除某种有效信号。    三、信号集操作数的利用

  3.1sigprocmask

     调用函数   sigprocmask   可以读取或更改进程的信号屏蔽字   (   壅闭信号集）。        

1. #include <signal.h>
2. int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
3. 返回值:若成功则为0,若出错则为-1

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      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。如果set是非空指针,则 更改进程的信号屏蔽字,参数how指示如何更改。如果oset和set都是非空指针,则先将原来的信号 屏蔽字备份到oset里,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。假设当前的信号屏蔽字为mask,下表阐明白how参数的可选值。         

               如果调用sigprocmask排除了对当前多少个未决信号的壅闭,则在sigprocmask返回前,至少将此中一个信号递达。          3.2sigpending

   

   

1. #include <signal.h>
3. sigset_t pendig;
4. int n=sigpending(&pending);
5. 读取当前进程的未决信号集,通过set参数传出。调用成功则返回0则n=0,出错则返回-1则n=-1。

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3.3sigemptyset

清空sigset_t范例内部的数据。

1. sigset_t pending;
2. sigemptyset(&pending);
3. 考虑到各个平台的不同，这种方式可以很好解决在栈上生成随机值的情况

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四、代码演示

1. #include <iostream>
2. #include <signal.h>
3. #include <unistd.h>
4. #include <cassert>
5. #include <sys/wait.h>
7. void PrintSig(sigset_t &pending)
8. {
9.     std::cout << "Pending bitmap: ";
10.     for (int signo = 31; signo > 0; signo--)
11.     {
12.         if (sigismember(&pending, signo))//判断该信号是否在信号集中
13.         {
14.             std::cout << "1";
15.         }
16.         else
17.         {
18.             std::cout << "0";
19.         }
20.     }
21.     std::cout << std::endl;
22. }
24. void handler(int signo)
25. {
26.     sigset_t pending;
27.     sigemptyset(&pending);
28.     int n = sigpending(&pending); // 正在处理2号信号
29.     assert(n == 0);
31.     // 3. 打印pending位图中的收到的信号
32.     std::cout << "递达中...: ";
33.     PrintSig(pending); // 0: 递达之前，pending 2号已经被清0. 1: pending 2号被清0一定是递达之后
34.     std::cout << signo << " 号信号被递达处理..." << std::endl;
35. }
37. int main()
38. {
39.     // 对2号信号进行自定义捕捉 --- 不让进程因为2号信号而终止
40.     signal(2, handler);
42.     // 1. 屏蔽2号信号
43.     sigset_t block, oblock;
44.     sigemptyset(&block);
45.     sigemptyset(&oblock);
46.     sigaddset(&block, 2); // SIGINT --- 根本就没有设置进当前进程的PCB block位图中
48.     // 0. for test: 如果我屏蔽了所有信号呢？？？
49.     // for(int signo = 1; signo <= 31; signo++) // 9， 19号信号无法被屏蔽， 18号信号会被做特殊处理
50.     //     sigaddset(&block, signo); // SIGINT --- 根本就没有设置进当前进程的PCB block位图中
51.     // 1.1 开始屏蔽2号信号，其实就是设置进入内核中
52.     int n = sigprocmask(SIG_SETMASK, &block, &oblock);
53.     assert(n == 0);
54.     // (void)n; // 骗过编译器，不要告警，因为我们后面用了n，不光光是定义
55.     std::cout << "block 2 signal success" << std::endl;
56.     std::cout << "pid: " << getpid() << std::endl;
57.     int cnt = 0;
58.     while (true)
59.     {
60.         // 2. 获取进程的pending位图
61.         sigset_t pending;
62.         sigemptyset(&pending);
63.         n = sigpending(&pending);
64.         assert(n == 0);
66.         // 3. 打印pending位图中的收到的信号
67.         PrintSig(pending);
68.         cnt++;
70.         // 4. 解除对2号信号的屏蔽
71.         if (cnt == 20)
72.         {
73.             std::cout << "解除对2号信号的屏蔽" << std::endl;
74.             n = sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &block, &oblock); // 2号信号会被立即递达, 默认处理是终止进程
75.             assert(n == 0);
76.         }
77.         // 我还想看到pending 2号信号 1->0 : 递达二号信号！
78.         sleep(1);
79.     }
81.     return 0;
82. }

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通过以上代码所演示的现象我们也可以验证两个结论：
1、递达信号的时候一定会把对应的pending位图清0。
2、先清0，再递达。

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