第 10 章：信号

信号是软件中断，它提供了一种处理异步事件的手段。

信号的定义

每个信号都以一个 SIG 开头的命令定义，定义位于头文件 <signal.h> 中。

信号都被定义为正整数，不存在编号为 0 的信号，因为发送信号的 kill 函数对 0 有特殊的用途（用于检查进程是否存在）。

产生信号

有很多条件可以产生信号：

• 用户通过按键，引发终端产生信号：比如 CTRL+C 可以产生中断信号 SIGINT 。
• 硬件异常产生信号：除零、无效的内存引用等等。这些异常由硬件检测，并通知内核，内核再为引发问题的进程产生适当的信号。
• 进程调用 kill(2) 函数可将信号发送给另一个进程或进程组。
• 用户用 kill(1) 命令将信号发送给其他进程。
• 当检测到某种软件条件已经发生，也会产生信号来通知进行。

Note

这里使用的 kill 是带有歧义的，它的意思是“向进程发送指定信号”，而不是“杀死某个程序”。

信号处理

信号是异步事件的一个典型示例， 不能通过检测某个变量来判断是否出现了一个信号， 而是必须告诉内核， “当XX信号发生时，请执行以下动作”。

处理信号有以下三种方法：

• 忽略此信号，不执行任何动作。除了用于终结进程的 SIGKILL 和 SIGSTOP 之外，大部分信号都可以被忽略。
• 捕捉信号。通知内核，在指定信号发生时，执行一个指定的函数，这个函数称为该信号的信号处理器（handler）。
• 执行系统默认动作。最常见的默认动作是终结接收到信号的进程。

信号处理器

使用 signal 函数，可以为指定信号管理一个信号处理器：当进程接到给定信号时，它就会执行所指定的信号处理器。

signal 函数的签名定义如下：

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

其中参数 signum 指定要处理的信号； handler 参数指定处理信号的函数， 这个函数接受一个整数值，但不返回任何值。

如果处理器设置成功， signal 函数的返回值是之前为这个信号所设置的信号处理器。如果设置失败，则返回 SIG_ERR 。

handler 可以是 SIG_IGN 或者 SIG_DFL ，前者表示忽略信号，后者表示执行信号的默认动作。

以下程序执行一个无限循环，直到接受到指定信号才退出：

// 10-signal.c

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void sig_usr(int);

int
main(void) {

    if (signal(SIGUSR1, sig_usr) == SIG_ERR) {
        printf("set SIGUSR1 handler fail\n");
        return 1;
    }

    for ( ; ; )
        pause();
}

void 
sig_usr(int signo)
{
    printf("receive signal %d \n", SIGUSR1);
    printf("bye bye ~\n");
    exit(0);
}

我们在后台运行这个程序，并调用 kill 命令向它发送指定的信号：

$ ./10-signal.out &
[1] 4016

$ kill -USR1 4016
receive signal 10
bye bye ~

Tip

signal 函数的语义和实现有关，最好使用 sigaction 函数代替 signal 函数。

信号与阻塞调用

如果在进程执行一个阻塞调用的过程中， 系统捕捉到一个信号， 那么这个调用就会被中断， 不再执行， 该系统调用返回出错， 并将 errno 设为 EINTR 。

以下代码展示了一个可能被中断的读操作如何重新启动：

again:
    if ((n = read(fd, buf, BUFFSIZE)) < 0) {
        if (errno = EINTR)
            goto again;
        else
            // handle error
    }

发送信号

有几个函数可以用于发送和等待信号。

kill 和终端的 kill 命令类似，它可以将一个指定的信号发送给指定的进程或者进程组（实际上， kill 命令就由 kill 函数定义），它的函数签名定义如下：

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

raise 可以向调用进程自身发送一个信号：

#include <signal.h>

int raise(int sig);

alarm 可以在规定的时间之后，向调用进程自身发送一个 SIGALRM 信号：

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

因为 SIGALRM 的默认操作是终止进程，因此，要有效地利用 alarm ，通常需要为 SIGALRM 信号设置一个信号处理程序。

pause 函数挂起调用进程，直到捕捉到一个信号为止：

#include <unistd.h>

int pause(void);

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