Linux下C語言編程--信號處理函數

火星人 @ 2014-03-12 , reply:0


  作者:hoyt

前言:這一章我們討論一下Linux下的信號處理函數.
Linux下的信號處理函數:
1.信號的產生
2.信號的處理
3.其它信號函數
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一個實例
1。信號的產生
Linux下的信號可以類比於DOS下的INT或者是Windows下的事件.在有一個信號發生時候相信的信號就會發送給相應的進程.在Linux下的信號有以下幾個. 我們使用 kill -l 命令可以得到以下的輸出結果:

1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL
5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE
9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2
13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 17) SIGCHLD
18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN
22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO
30) SIGPWR

關於這些信號的詳細解釋請查看man 7 signal的輸出結果. 信號事件的發生有兩個來源:一個是硬體的原因(比如我們按下了鍵盤),一個是軟體的原因(比如我們使用系統函數或者是命令發出信號). 最常用的四個發出信號的系統函數是kill, raise, alarm和setitimer函數. setitimer函數我們在計時器的使用 那一章再學習.
#include
#include
#include

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

kill系統調用負責向進程發送信號sig.
如果pid是正數,那麼向信號sig被發送到進程pid.
如果pid等於0,那麼信號sig被發送到所以和pid進程在同一個進程組的進程
如果pid等於-1,那麼信號發給所有的進程表中的進程,除了最大的哪個進程號.
如果pid由於-1,和0一樣,只是發送進程組是-pid.
我們用最多的是第一個情況.還記得我們在守護進程那一節的例子嗎?我們那個時候用這個函數殺死了父進程守護進程的創建
raise系統調用向自己發送一個sig信號.我們可以用上面那個函數來實現這個功能的.
alarm函數和時間有點關係了,這個函數可以在seconds秒後向自己發送一個SIGALRM信號. 下面這個函數會有什麼結果呢?

#include

main()
{
unsigned int i;
alarm(1);
for(i=0;1;i++)
printf("I=%d",i);
}
SIGALRM的預設操作是結束進程,所以程序在1秒之後結束,你可以看看你的最後I值為多少,來比較一下大家的系統性能差異(我的是2232).

2。信號操作 有時候我們希望進程正確的執行,而不想進程受到信號的影響,比如我們希望上面那個程序在1秒鐘之後不結束.這個時候我們就要進行信號的操作了.
信號操作最常用的方法是信號屏蔽.信號屏蔽要用到下面的幾個函數.

#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函數初始化信號集合set,將set設置為空.sigfillset也初始化信號集合,只是將信號集合設置為所有信號的集合.sigaddset將信號signo加入到信號集合之中,sigdelset將信號從信號集合中刪除.sigismember查詢信號是否在信號集合之中.
sigprocmask是最為關鍵的一個函數.在使用之前要先設置好信號集合set.這個函數的作用是將指定的信號集合set加入到進程的信號阻塞集合之中去,如果提供了oset那麼當前的進程信號阻塞集合將會保存在oset裡面.參數how決定函數的操作方式.
SIG_BLOCK:增加一個信號集合到當前進程的阻塞集合之中.
SIG_UNBLOCK:從當前的阻塞集合之中刪除一個信號集合.
SIG_SETMASK:將當前的信號集合設置為信號阻塞集合.
以一個實例來解釋使用這幾個函數.

#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); /* 將信號集合設置為空 */
sigaddset(&intmask,SIGINT); /* 加入中斷 Ctrl+C 信號*/
while(1)
{
/*阻塞信號,我們不希望保存原來的集合所以參數為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);
}

程序在運行的時候我們要使用Ctrl+C來結束.如果我們在第一計算的時候發出SIGINT信號,由於信號已經屏蔽了,所以程序沒有反映.只有到信號被取消阻塞的時候程序才會結束. 注意我們只要發出一次SIGINT信號就可以了,因為信號屏蔽只是將信號加入到信號阻塞集合之中,並沒有丟棄這個信號.一旦信號屏蔽取消了,這個信號就會發生作用.
有時候我們希望對信號作出及時的反映的,比如當擁護按下Ctrl+C時,我們不想什麼事情也不做,我們想告訴用戶你的這個操作不好,請不要重試,而不是什麼反映也沒有的. 這個時候我們要用到sigaction函數.
#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);
}

這個函數和結構看起來是不是有點恐怖呢.不要被這個嚇著了,其實這個函數的使用相當簡單的.我們先解釋一下各個參數的含義. signo很簡單就是我們要處理的信號了,可以是任何的合法的信號.有兩個信號不能夠使用(SIGKILL和SIGSTOP). act包含我們要對這個信號進行如何處理的信息.oact更簡單了就是以前對這個函數的處理信息了,主要用來保存信息的,一般用NULL就OK了.
信號結構有點複雜.不要緊我們慢慢的學習.
sa_handler是一個函數型指針,這個指針指向一個函數,這個函數有一個參數.這個函數就是我們要進行的信號操作的函數. sa_sigaction,sa_restore和sa_handler差不多的,只是參數不同罷了.這兩個元素我們很少使用,就不管了.
sa_flags用來設置信號操作的各個情況.一般設置為0好了.sa_mask我們已經學習過了
在使用的時候我們用sa_handler指向我們的一個信號操作函數,就可以了.sa_handler有兩個特殊的值:SIG_DEL和SIG_IGN.SIG_DEL是使用預設的信號操作函數,而SIG_IGN是使用忽略該信號的操作函數.
這個函數複雜,我們使用一個實例來說明.下面這個函數可以捕捉用戶的CTRL+C信號.並輸出一個提示語句.

#include
#include
#include
#include
#include

#define PROMPT "你想終止程序嗎?"

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);
}

在上面程序的信號操作函數之中,我們使用了write函數而沒有使用fprintf函數.是因為我們要考慮到下面這種情況.如果我們在信號操作的時候又有一個信號發生,那麼程序該如何運行呢? 為了處理在信號處理函數運行的時候信號的發生,我們需要設置sa_mask成員. 我們將我們要屏蔽的信號添加到sa_mask結構當中去,這樣這些函數在信號處理的時候就會被屏蔽掉的.
3。其它信號函數 由於信號的操作和處理比較複雜,我們再介紹幾個信號操作函數.

#include
#include

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

pause函數很簡單,就是掛起進程直到一個信號發生了.而sigsuspend也是掛起進程只是在調用的時候用sigmask取代當前的信號阻塞集合.
#include

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

還記得goto函數或者是setjmp和longjmp函數嗎.這兩個信號跳轉函數也可以實現程序的跳轉讓我們可以從函數之中跳轉到我們需要的地方.
由於上面幾個函數,我們很少遇到,所以只是說明了一下,詳細情況請查看聯機幫助.
4。一個實例 還記得我們在守護進程創建的哪個程序嗎?守護進程在這裡我們把那個程序加強一下. 下面這個程序會在也可以檢查用戶的郵件.不過提供了一個開關,如果用戶不想程序提示有新的郵件到來,可以向程序發送SIGUSR2信號,如果想程序提供提示可以發送SIGUSR1信號.


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

#include
#include

/* Linux 的默任個人的郵箱地址是 /var/spool/mail/ */

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

/* 睡眠10秒鐘 */

#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);
}

信號操作是一件非常複雜的事情,比我們想象之中的複雜程度還要複雜,如果你想徹底的弄清楚信號操作的各個問題,那麼除了大量的練習以外還要多看聯機手冊.不過如果我們只是一般的使用的話,有了上面的幾個函數也就差不多了. 我們就介紹到這裡了.






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