Linux C: 信号及异常和捕捉函数原理

转载：「一只青木呀」的原创文章，原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/111939072

一、信号和中断
 

       信号是进程间通信的重要内容之一。它可以来源于硬件，例如键盘的 Ctrl+C 组合键，间隔定时器，IO错误等硬件错误；也可以是来源于自己，例如自己的代码除0，指针越界等执行报错；其中最需要了解的是来自于其他进程例如 kill命令。信号可以被捕捉从而触发信号处理函数。信号处理函数可以被重写，信号也可以被屏蔽。

        在进程结构体PROC 中，都有一个信号处理数组 int sig[32] ; 其中值为0 代表默认处理，1代表忽略，其他非零值表示用户模式下预先设定好的信号处理函数地址。除了信号处理数组每个PROC都有一个32位向量（信号位向量） 和Mask（屏蔽）位向量  。 bits向量用来指明哪些信号被signal  ， masks 用来指明哪些信号被Block 。当信号位为1时，且屏蔽位为0时，信号才会生效并传递给进程。如果进程发现了个未被阻塞的信号，则会将信号位清0。

二、信号的捕捉和捕捉函数的设置 

        信号处理内容可以被修改，除了 SIGKILL(9)  和 SIGSTOP(19)  。 为了处理信号捕捉可能造成的死循环，这两个信号9和19作为终止进程的最后手段，规定了不能被修改。

       进程可以使用系统调用来修改捕捉到信号时的信号处理函数:

      int r = signal (int signal_number , void *handler) ; 

     但是signal 函数有几个个缺点：

    1。如果信号触发频率过快，可能导致下一个信号和信号处理函数重新设置会出现竞态条件。相同的，signal是线程不安全的，可能不适用于多线程。

    2.  signal不能阻塞其他信号，只能通过sigprocmask()来显示屏蔽或者接触屏蔽信号

    3.signal 只能传输一个信号编号，不能够传输关于信号的其他信息 

因此，现在大多数都用sigaction()  来代替 signal：

sigaction()  的系统调用和 sigaction 结构体如下：

int sigaction(int sigid ,const struct sigaction *act , struct sigaction *oldact );struct sigaction{
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int , siginfo_t *,void *);
sigset_t sa_mask;
int  sa_flags;
void (*sa_restorer)(int);
}

sa_handler : 指向处理函数的指针

sa_sigaction :另一种方法，指向处理函数的指针 ， 外加上了两个额外的参数。其中siginfo_t 接收信号的更多信息。

sa_mask   ： 在处理函数执行时，设置要阻塞的信号

sa_flags ;    设置信号处理过程的行为，如果用sa_sigaction处理函数，sa_flags 需设置为 SA_SIGINFO.

sigaction：的示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
void handler (int sig ,siginfo_t *siginfo , void * context){printf("handler:sig = %d from PID=%d  UID=%d \n",sig,siginfo->si_pid,siginfo->si_uid);
}int main(int argc, char * argv[]){struct sigaction act ;memset(&act ,0 ,sizeof(act));act.sa_sigaction = &handler ;act.sa_flags =SA_SIGINFO ;sigaction(SIGTERM,&act ,NULL);printf("looping\n");printf("enter kill PID=%d to send SIGTERM signal to it \n" , getpid());while(1){sleep(10);}
}

上面的代码利用sigaction 重新设置SIGTERM (15) 信号，当收到 15信号时就会执行 handler内容。开启另一个会话对进程发出kill命令，则会有上面的输出结果。最后发出的8信号对应是浮点异常信号，虽然上述程序并不会出现浮点异常，但是由于程序收到了该信号，就执行默认的信号8处理函数了.

三、利用sigaction和管道实现消息IPC

Linux 管道和和文件描述符的相关内容：可看

https://blog.csdn.net/superSmart_Dong/article/details/118641774

/****sigaction*****/
#include 
#include 
#include 
#include #define LEN 64
int ppipe[2];    //管道-文件描述符
int pid ;
char line[LEN];
int parent(){printf("parent %d running \n",getpid());close(ppipe[0]);   //  关闭标准输入文件描述符while(1){printf("parent %d : input a line : \n" ,getpid());fgets(line ,LEN,stdin);  // line[LEN]得到标准输入line[strlen(line) -1 ] = 0 ;printf("parent %d write to pipe",getpid());write(ppipe[1],line,LEN);   //向管道写入内容printf("parent %d send signal 10 to %d",getpid(),pid);kill(pid,SIGUSR1);}
}
void chandler(int sig){printf ("\n child  %d got an interrupt sig=%d \n ",getpid(),sig);read(ppipe[0] ,line ,LEN);     //向管道读出内容 printf("child %d get a message = %s \n" ,getpid(),line);   
}
int child(){char msg[LEN];int parent  =getppid();printf("child %d running \n",getpid());close(ppipe[1]);signal(SIGUSR1,chandler);while(1);
}
int main(int argc, char * argv[]){pipe(ppipe);pid = fork();if (pid){parent();}else{child();}
}

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