linux：信号深入理解

文章目录

1.信号的概念
- 1.1基本概念
- 1.2信号的处理基本概念
- 1.3信号的发送与保存基本概念
2.信号的产生
- 2.1信号产生的五种方式
- 2.2信号遗留问题(core,temp等)
3.信号的保存
- 3.1 信号阻塞
- 3.2 信号特有类型 sigset_t
- 3.3 信号集操作函数
- 3.4 信号集操作函数的使用
4.信号的处理
- 4.1 信号的捕捉
- 4.2 深入理解地址空间
- 4.3 如何理解系统调用
- 4.4 sigaction对信号捕捉
5.可重入函数
6.编译器的优化及volatile关键字
7.SIGCHLD信号(子进程退出发的信号)

1.信号的概念

1.1基本概念

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所谓同步和异步就是：
比如我正在上课，我让一个学生去帮我拿快递，然后我停下等那个学生回来再继续讲，即同步。
如果学生去拿快递，我不管他，我接着讲就是异步！

1-31号为普通信号！
34-64号实时信号！

1.2信号的处理基本概念

信号的处理大致分为三种：
a.默认动作
b.忽略动作
c.自定义处理—信号的捕捉
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core，temp都是终止，在本篇文章的后面会有更详细的介绍！

1.3信号的发送与保存基本概念

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2.信号的产生

2.1信号产生的五种方式

信号产生的三种主要方式和两种不常用接口：
在这里插入图片描述

如果把所有信号都捕捉，换成自定义动作那么怎么办？
答：操作系统有些信号是不允许自定义捕捉的，比如9号信号killed。如果所有信号都能被捕捉那不乱套了！！！而且信号的发送者只有一个，那就是操作系统发的，通过位图来执行！

下面还有两种信号产生的方式：
4.软件条件：
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5.异常：
我们都知道进程发生异常了就会崩溃，然后就会退出。
这便是异常发送信号！
那么崩溃了为啥会退出？因为异常的默认动作是终止进程！
那么可以不退出嘛？可以的，我们可以自定义捕捉异常！但是不推荐这么做！
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2.2信号遗留问题(core,temp等)

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我们用一个多进程的例子再来看看标志位：

3.信号的保存

3.1 信号阻塞

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3.2 信号特有类型 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。

3.3 信号集操作函数

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);  把sigset_t 这个位图全部清空

int sigfillset(sigset_t *set);    把整个位图全部置1

int sigaddset (sigset_t *set, int signo);  把一个特定的信号signo设置到这个集合里(置1)

int sigdelset(sigset_t *set, int signo);    把一个特定的信号signo在这个集合里清除(置0)

int sigismember（const sigset_t *set, int signo);    判断一个信号是否在集合中

以及两个系统调用函数：
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3.4 信号集操作函数的使用

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

void PrintPending(sigset_t &pending)
{
    std::cout << "curr process[" << getpid() << "]pending: ";
    for (int signo = 31; signo >= 1; signo--)
    {
        if (sigismember(&pending, signo))
        {
            std::cout << 1;
        }
        else
        {
            std::cout << 0;
        }
    }
    std::cout << "\n";
}

void handler(int signo)
{
    std::cout << signo << " 号信号被递达!!!" << std::endl;

    std::cout << "-------------------------------" << std::endl;
    sigset_t pending;
    sigpending(&pending);
    PrintPending(pending);
    这里正在处理handler方法的时候，把pending再获取一次
    如果这时候打印出来的pending信号为1，就说明只能把handler方法处理完才能清空
    如果这时候打印出来的pending信号为全0，就说明在进入handler方法之前就把1清零了
    std::cout << "-------------------------------" << std::endl;
}

int main()
{
    // 0. 捕捉2号信号
    signal(2, handler); // 自定义捕捉
    2号信号默认操作是退出，所以我们要自定义捕捉，否则推出了就看不到后面的现象了。

    // 1. 屏蔽2号信号
    sigset_t block_set, old_set;
    sigemptyset(&block_set);
    sigemptyset(&old_set);
    sigaddset(&block_set, SIGINT); // 我们有没有修改当前进行的内核block表呢？？？1 0
    // 1.1 设置进入进程的Block表中
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_set, &old_set); // 真正的修改当前进行的内核block表，完成了对2号信号的屏蔽！

    int cnt = 15;
    while (true)
    {
        // 2. 获取当前进程的pending信号集
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);

        // 3. 打印pending信号集
        PrintPending(pending);
        cnt--;

        // 4. 解除对2号信号的屏蔽
        if (cnt == 0)
        {
            std::cout << "解除对2号信号的屏蔽!!!" << std::endl;
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, &block_set);
        }

        sleep(1);
    }
}

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4.信号的处理

4.1 信号的捕捉

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4.2 深入理解地址空间

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4.3 如何理解系统调用

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4.4 sigaction对信号捕捉

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5.可重入函数

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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。