一、产生信号
1、通过终端按键生产信号。如Ctrl+C，
2、调用系统函数向进程发信号。
kill函数，在命名解释行上 klii 选项 进程id（不演示，我们通过代码模拟kill命令）
int kill(pid_t pid, int sig); 参数：pid：进程的id；sig：要发送信号 返回值：成功返回0，错误返回-1
代码实现：
void Uasge(char *proc)
{
printf("Uasge:%s signo pid\n", *proc);
}
// argc 命令行上的效字符串的个数
// argv 数组中存放命令行上的字符串，在下面实现kill中，argv[0]是./aout argv[1] (信号) argv[2] 进程pid
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
{
Uasge(argv[0]);
return 1;
}
// 解释字符串
pid_t pid = atoi(argv[2]);
int signo = atoi(argv[1]);
kill(pid, signo);
return 0;
}先写个死循环运行起来，用我们实现的kill进程来终止那个死循环进程
raise函数：向调用进程或线程发送一个信号。
#include<signal.h> 原型：int raise（int sig）
abort函数：使当前进程接收到信号而异常终止。（自己给自己发送6号信号：SIGABRT）
void abort(void); 就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值。
3、由软件条件产生信号
通过软件条件生产信号：如管道、闹钟等特定方式给进程发送信号。
alarm函数：调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终止当前进程。
#include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds);
int main()
{
alarm(2);
while (1)
{
printf("----------\n");
sleep(1);
}
return 0;
}
4、硬件条件产生的信号
这里不是真的是什么硬件产生信号，而是通过除0错误或野指针等产生的错误所产生的信号。
例如当前进程执行了除以0的指令,CPU的运算单元会产生异常,内核将这个异常解释 为SIGFPE信号发送给进程。再比如当前进程访问了非法内存地址,MMU会产生异常,内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。
二、阻塞信号
2.1 信号其他相关常见概念
- 实际执行信号的处理动作称之为信号的递达（Delivery）
- 信号从产生到递达之间的状态称之为信号未决（Pending）
- 进程可以选择阻塞（Block）某个信号
- 被阻塞的信号生产时将保持未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才能执行递达动作
- 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的一种处理动作
2.2 在内核中的表示
我们已经知道了信号保存是通过位图来完成的，在内核中该位图的名字叫Pending。
那么信号阻塞是通过什么来完成的呢？
信号的阻塞也是通过位图来完成的，该位图的名字叫block。当该位图中的bit位置成了1就表示该信号被阻塞，无法执行递达动作。位图中bit位的位置表示的是几号信号。
我们处理信号有三种方式，分别是：默认方式，自定义方式，忽略方式。每个信号都要一个函数指针来处理该信号。
进程在创建的时候，操作系统为了组织管理这些进程会给每个进程创建PCB（进程控制块），而操作系统可以通过PCB找到两个张位图，其中两张位图分别来记录该进程对信号的阻塞和收到的信号。也就是说，每个信号都要两个标志位分别标识阻塞（block）和未决(pending)。
信号产生时，操作系统通过PCB找到pending位图，对该位图上相应信号对应的比特位上置成1（未决标志），直到这个信号被递达了，该位置才会置成0（清除未决标志）。
如果，该信号已经在block位图上对应的位置置成了1（阻塞），那么当该进程收到该信号的时候就一种处于未决状态，直到解除该信号的阻塞，且该信号被抵达之后才会清除该信号的未决状态。
每个信号有两个标志位以外还有一个函数指针处理动作。上图中，SIGQUIT信号的处理动作是自定义方式sighandler。
【总结】
- 信号的阻塞和保存信号都是通过位图是完成的。
- 每个信号对应两张位图以外还有一个函数指针来处理动作
- 信号在被阻塞的情况下，不能被抵达
2.3 sigset_t
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。
2.4 信号集的操作函数
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 *ste); 初始化给定的信号集，所以信号都会从该集排除
int sigfillset(sigset_t *set);初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位1,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);从信号集中添加信号
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);从信号集中删除信号
int sigismember（const sigset_t *set, int signum); 测试signum是否是集合的成员
返回值：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。2.5 sigprocmask函数
调用该函数可以读取或更改进程信号的屏蔽字（阻塞信号集）。
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
返回值：成功返回0，出错返回-1。
参数：
how：SIG_BLOCK、SIG_UNBLOCK、SIG_SETMASK
set：信号集指针
oset：读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出如果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。
huw参数的可选值：
如果调用sigprocmask解除了对当前若干个未决信号的阻塞,则在sigprocmask返回前,至少将其中一个信号递达。
void printsignal(sigset_t *set)
{
int i = 1;
for (; i < 32; i++)
{
if (sigismember(set, i))
{
printf("1 ");
}
else
{
printf("0 ");
}
}
printf("\n");
}
int main()
{
sigset_t set, oset;
sigemptyset(&set);
sigemptyset(&oset);
sigaddset(&set, 2);
// 阻塞2号信号
sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oset);
int count = 10;
while (1)
{
sleep(1);
printf("**********\n");
count--;
if (count == 0)
{
printsignal(&oset);
printf("\n");
// 解除对2号信号的阻塞
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, &oset);
printsignal(&oset);
}
}
return 0;
}
2.6 sigpending
读取当前进程的未决信号集
int sigpending(sigset_t *set);读取当前进程的未决信号集,通过set参数传出。
返回值：调用成功返回0，出错返回-1。
三、捕捉信号
3.1 内核如何实现信号的捕捉
我们在系统调用的时候（如，singpending函数）会从用户态切换到内核态，在内核态中执行os的接口。信号的捕捉也是如此。
在进程地址空间中，有一块虚拟空间叫做内核空间，该空间会通过内核页表（用来维护内核空间和操作系统）映射到内存中。
每一个进程的在用户态看到的数据和代码都完全不同，但是在内核空间中看到的数据和代码（OS）是一样的。这也就是为什么OS可以管理进程，在进程收到信号或者进程的时间片到了和系统调用……该进程都会切换的内核态来完成相关的操作。
在收到信号的时候，进程不会立即去处理这个信号，而是在内核态中先查看pending表中有那些未决信号，然后处理该信号。
处理该信号的方式有三种：默认、忽略、自定义。默认和忽略在切换到内核态的时候就可以处理，但自定义方式又会从内核态切换到用户态执行自定义方式的代码……我们用图来表示该过程。
如果信号的处理动作是用户自定义函数,在信号递达时就调用这个函数,这称为捕捉信号。
3.2 sigaction
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
参数：signum：捕捉信号
struct sigaction是一个结构体
struct sigaction
{
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
其中sa_handler自定义捕捉的方式
sa_sigaction处理实时信号
sa_flags设置选项，一般设置为0
sa_restorer一般设置为NULL
成功返回0，错误返回-1
其中sa_mask，表示当处理信号的函数运行时，当收到其他信号，收到的信号会被屏蔽，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。
sa_flags的选项有SA_RESEHAND、SA_RESTART、AS_NODEFER。
SA_RESEHAND：当调用信号处理函数时，该信号的处理函数重置为缺省值SIG_DFL
SA_RESTART：如果信号中断了该进程的某个系统调用，则系统自动重启该系统调用
AS_NODEFER：一般情况下，当信号处理函数运行时，内核将阻塞该信号。但是设置了AS_NODEFER，信号处理函数运行时，不会阻塞该信号
- sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。调用成功则返回0，出错则返回-1。signo是指定信号的编号。若act指针非空,则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针非空，则通过oact传出该信号原来的处理动作。
- 将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号，赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作，赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号，或者说向内核注册了一个信号处理函数，该函数返回值为void，可以带一个int参数，通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然,这也是一个回调函数，不是被main函数调用，而是被系统所调用。
3.3 可重入函数
- main函数调用insert函数向一个链表head中插入节点node1, 插入操作分为两步, 刚做完第一步的时候, 因为硬件中断使进程切换到内核, 再次回用户态之前检查到有信号待处理, 于是切换到sighandler函 数, sighandler也调用insert函数向同一个链表head中插入节点node2, 插入操作的两步都做完之后从sighandler返回内核态, 再次回到用户态就从main函数调用的insert函数中继续往下执行, 先前做第一步之后被打断, 现在继续做完第二步。结果是, main函数和sighandler先后向链表中插入两个节点, 而最后只有一个节点真正插入链表中了。
- 像上例这样，insert函数被不同的控制流程调用，有可能在第一次调用还没返回时就再次进入该函数，这称为重入，insert函数访问一个全局链表，有可能因为重入而造成错乱，像这样的函数称为不可重入函数，反之，如果一个函数只访问自己的局部变量或参数，则称为可重入函数。
如果一个函数符合以下条件之一则是不可重入的：
- 调用了malloc或free，因为malloc也是用全局链表来管理堆的
- 调用了标准I/O库函数。标准I/O库的很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构
3.4 volatile关键字
编写一段代码，在捕捉到2号信号的时候，执行自定义方式处理，全局变量flag被重新赋值为1。while条件不满足，退出循环，进程退出。
volatile int flag = 0;
void sighandler(int signum)
{
printf("catch a sig:%d\n", signum);
flag = 1;
}
int main()
{
signal(2, sighandler);
while (!flag)
;
printf("process quit normal\n");
return 0;
}
在优化情况下，键入 CTRL-C ,2号信号被捕捉，执行自定义动作，修改 flag＝1 ，但是 while 条件依旧满足,进程继续运行！但是很明显flag肯定已经被修改了，但是循环依旧执行。
- volatile 作用：保持内存的可见性，告知编译器，被该关键字修饰的变量，不允许被优化，对该变量的任何操作，都必须在真实的内存中进行操作