[Linux] 信号(singal)详解（一）

OS为什么可以检测到信号？

以发生除0错误为例，当发生除0时，CPU内部的eflag（寄存器）的溢出标记位被置1，表明本次运算的结果发生溢出，计算结果不可信。

CPU是硬件，OS要管理硬件，于是OS会检测到CPU的这个标记位的错误信息，并通过发送信号的方式，终止发生错误的进程。

总结：OS通过检测硬件的标记位信息，来判断是否发生了错误。

三、信号的保存

信号的保存和处理其实是密切联系的。信号的保存通过三张表实现的------block位图、pending位图、handler函数指针表。

概念引入：

**信号递达：**实际执行信号的过程称为信号的递达（Delivery）。

**信号未决：**信号从产生到递达之间状态称为信号未决（pending）。

**信号阻塞：**进程可以阻塞某一信号，意味着这个信号一旦产生，永远不递达，一直是未决状态，直到主动解除阻塞为止，才执行递达的动作。

注意：

信号的阻塞与其是否未决无关。

阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

通过查看kill -l：

发现：

普通信号一共31个 。如果用一个位图来存储，需要31个bit位，于是Linux OS提供了一个专门的数据类型用作位图：sigset_t 。

本章开头所说的2张位图和一张函数指针表实际就是存储在进程的task_struct中的：

每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),和**函数指针表(handler)**表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志(设置为1),直到信号递达才清除该标志（设置为0）。

在上图的例子中：

SIGHUP信号未阻塞也未产生过；当它递达时执行默认处理动作。

SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达；虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有可能会对SIGINT进行自定义处理，进而解除阻塞之后可能会产生意想不到的结果。

SIGQUIT信号未产生过；SIGQUIT产生之后，一旦产生SIGQUIT信号将被解除阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。
到这里，我们可以总结：

两张位图和一张函数指针数组，可以实现让进程识别信号！！

实验：检测信号的保存

注意：常规信号在递达之前产生多次只计一次,而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。如何验证（常规信号在递达之前产生多次只记一次）呢？

通过下面的这一份实验测试，可以验证。但是你可能会对实验中使用的关于信号的函数接口有疑惑，鉴于此，我会在注释中尽可能详细注明；并在后续的文章内容中详细讲解系统的信号部分的接口的使用。

cpp 复制代码

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
bool loop = true;

void Print(sigset_t &pending)
{
    for (int sig = 31; sig > 0; sig--) // 没有0号信号，信号的范围1------31，两闭
    {
        if (sigismember(&pending, sig))
        {
            cout << 1;
        }
        else
        {
            cout << 0;
        }
    }
    cout << endl;
}
/*一旦检测到3号信号，会走这里的处理逻辑，此时吧loop置false，使得对2号信号的处理逻辑结束。*/
void donesig2(int sig)
{
    cout << "get sig 3" << endl;
    cout << "loop = false, done sig2" << endl;
    loop = false;
}
void sigcb(int sig)
{
    loop = true;
    cout << "get a sig:" << sig << endl;
    while (loop)
    {
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);//函数接口：获取目前的pending位图
        Print(pending);//打印出pending位图，便于观察
        sleep(1);
        signal(3, donesig2);//检测3号信号------在处理信号的同时依然可以接受并处理信号
    }
}

int main()
{
    struct sigaction ac, oac;//一个结构体类型，内部存储有维护信号系统的一系列变量
    ac.sa_flags = 0;//暂时设为0

    /*sa_mask是一个sigset_t类型的位图（sigset_t是一个专门用于维护31个信号位的类型）
    此处这个函数的作用是把这个位图的所有位置全置0（初始化）
    但是这个位图目前还没有被设置进操作系统的信号位图*/
    sigemptyset(&ac.sa_mask);

    /*sa_handler是结构体内部的一个成员，是一个函数指针类型，需要用户自定义实现，
    也就是当进程接受到特定信号之后需要做的处理动作*/
    ac.sa_handler = sigcb;

    while (true)
    {
        //这是一个和上述的结构体类型同名称的一个函数
        //参数：（需要屏蔽的信号，需要设置结构体类型，老的结构体类型，目的是为了保存设置之前的数据，防止用户想要撤回操作）
        sigaction(2, &ac, &oac);//对2号信号进行特殊处理
        sleep(1);
        cout << "I am process:" << getpid() << endl;
    }

    return 0;
}

完~

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