初步了解Linux中的信号保存和简单使用

信号保存

概念铺垫

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（时间窗口）,称为信号未决(Pending)。
进程可以选择阻塞 (Block )某个信号，使信号不会进行递达
被阻塞的信号产生时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执行递达的动作.
注意,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。

信号在内核中的表示

在Linux内核中，我们的信号使存放在进程的PCB结构体内的，分别有三张"表"

1、pending表（未决信号位图）：记录以及产生但未处理的信号，处于未决窗台，使二进制位图

2、block表（阻塞信号位图）：记录被阻塞的信号，二进制位图，比特位为1表示该信号被屏蔽

3、handler表（函数指针数组）：记录每种信号的处理方法。

每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。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,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次,将如何处理?Linux是这样实现的: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

sigset_t类型

从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储,sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的"有效"或"无效"状态,在阻塞信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否被阻塞,而在未决信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否处于未决状态，阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的"屏蔽"应该理解为阻塞而不是忽略。

信号集操作

sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示"有效"或"无效"状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使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变量是没有意义的

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);//sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含任何有效信号。

int sigfillset(sigset_t *set); //sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit位有效,表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。

int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//向set所指向的信号集中添加指定的信号

int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//删除set信号集中所对应的信号

int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//检查该信号在不在set集中。

这四个函数都是成功返回0,出错返回-1。sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1。

注意：在使用sigset_ t类型的变量之前,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在该信号集中添加或删除某种有效信

设置阻塞表和读取未决表

sigprocmask

#include <signal.h>

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);

返回值:若成功则为0,若出错则为-1

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,下表说明了how参数的可选值:

sigpending

#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t* set,)

返回值:若成功则为0,若出错则为-1
通过该函数可以获取我们的未决信号表，并将该未决信号表保存在set中
代码实例：

cpp 复制代码

void handler(int signo)//自定义信号处理办法
{
    cout << "process get signal : " << signo << endl;
}

void PringPending(const sigset_t *pending)//打印我们的信号
{
    for (int i = 31; i >= 1; i--)
    {
        if (sigismember(pending, i))
        {
            cout << 1;
        }
        else
        {
            cout << 0;
        }
    }
    cout << endl<<endl;;
}
int main()
{

    sigset_t set, oset;
    sigemptyset(&set);//初始化
    sigemptyset(&oset);

    sigaddset(&set, 2);//将2号信号加入信号集
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, &oset);//将信号集中的信息，写入阻塞位图中

    sigset_t pending;
    while (1)
    {
        int n = sigpending(&pending);//获取未决信号表
        if (n < 0)
            perror("sigpengding:");

        PringPending(&pending);//打印
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

运行结果：发送了2号信号，我们的未决信号表中就会存在我们没有递达的信号

当我们寻找适合的时机取消掉我们的阻塞信号我们的信号递达就恢复了正常