lv5 嵌入式开发-10 信号机制（下）

目录

1 信号集、信号的阻塞

2 信号集操作函数

2.1 自定义信号集

2.2 清空信号集

2.3 全部置1

2.4 将一个信号添加到集合中

2.5 将一个信号从集合中移除

2.6 判断一个信号是否在集合中

2.7 设定对信号集内的信号的处理方式(阻塞或不阻塞)

2.8  使进程挂起（暂停执行）直到收到一个信号

2.9 更改进程的信号屏蔽字，并等待一个特定的信号到来

掌握：信号集和信号屏蔽

1 信号集、信号的阻塞

应用：

有时候不希望在接到信号时就立即停止当前执行，去处理信号，同时也不希望忽略该信号，而是延

时一段时间去调用信号处理函数。这种情况可以通过阻塞信号实现。

信号的阻塞概念：

信号的”阻塞“是一个开关动作，指的是阻止信号被处理，但不是阻止信号产生。

信号的状态：

信号递达（Delivery ）：实际信号执行的处理过程(3种状态：忽略，执行默认动作，捕获)

信号未决（Pending）：从产生到递达之间的状态(挂起）

下图表示了，每一个任务控制块都有一个挂起信号集（可读）和信号屏蔽字（可写可读）。信号屏蔽置1，代表忽略该信号的到来

2 信号集操作函数

2.1 自定义信号集

sigset_t set;

自定义信号集。  是一个  64bit  128bit的数组。

2.2 清空信号集

sigemptyset(sigset_t *set);

代表接收所有信号

2.3 全部置1

sigfillset(sigset_t *set);

接收全部信号

2.4 将一个信号添加到集合中

sigaddset(sigset_t *set, int signum);

接收某一个位的信号

2.5 将一个信号从集合中移除

sigdelset(sigset_t *set, int signum);

屏蔽某一个位的信号

2.6 判断一个信号是否在集合中

sigismember（const sigset_t *set，int signum);

2.7 设定对信号集内的信号的处理方式(阻塞或不阻塞)

#include <signal.h>
int sigprocmask( int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset );

参数说明：

  • how：表示如何修改信号屏蔽字的标志，可取以下值：
    • SIG_BLOCK：将set中指定的信号添加到当前信号屏蔽字中。
    • SIG_UNBLOCK：将set中指定的信号从当前信号屏蔽字中移除。
    • SIG_SETMASK：用set中指定的信号集替换当前信号屏蔽字。
  • set：指向要修改的新的信号屏蔽字的指针。如果为NULL，则不会修改信号屏蔽字。
  • oset：用于保存旧的信号屏蔽字的指针。如果为NULL，则不会保存旧的信号屏蔽字。

函数返回值：

  • 成功：返回0，并将旧的信号屏蔽字保存到oset中（如果oset不为NULL）。
  • 失败：返回-1，并设置errno来指示错误的原因。

该函数用于在多线程编程、信号处理等场景中控制信号的屏蔽，以保证信号处理的正确性和可靠性。

示例：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig){printf("I get sig=%d\n",sig);}int main(){struct sigaction act;act.sa_handler = handle;   //注册回调函数sigemptyset(&act.sa_mask); //清空信号集，代表接收所有信号act.sa_flags = 0;          //通过将其设置为0，表示不使用任何额外的标志位，即默认行为。sigaction(SIGINT,&act,NULL); //信号捕获sigset_t set;               //定义信号集sigemptyset(&set);          //清空信号集sigaddset(&set,SIGINT);     //SIGINT，屏蔽SIGINT信号sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,NULL);  //ctrl+c的信号阻塞，接收不到sleep(5);sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&set,NULL); //取消信号阻塞while(1){sleep(1);}}

执行效果 ：

2.8  使进程挂起（暂停执行）直到收到一个信号

int pause(void);

进程一直阻塞，直到被信号中断，返回值：-1 并设置errno为EINTR

函数行为：

-1 如果信号的默认处理动作是终止进程，则进程终止，pause函数没有机会返回。

-2 如果信号的默认处理动作是忽略，进程继续处于挂起状态，pause函数不返回

-3 如果信号的处理动作是捕捉，则调用完信号处理函数之后，pause返回-1。

-4 pause收到的信号如果被屏蔽，那么pause就不能被唤醒 

示例：pause阻塞效果

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char * argv[])
{pause();printf("after pause\n");
}//运行后结果程序阻塞中，未打印after pause，按ctrl+c或ctrl+\结束
linux@linux:~/Desktop$ ./pause

 示例：pause阻塞效果2

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig)
{printf("Handle:I get sig=%d\n",sig);
}int main(int argc, char * argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,NULL);pause();printf("after pause\n");
}//运行结果，未恢复至原处理函数的执行效果
linux@linux:~/Desktop$ ./pause 
^CHandle:I get sig=2
after pause
linux@linux:~/Desktop$

 示例：pause阻塞效果3 ，实现一个等待信号的任务

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig)
{printf("Handle:I get sig=%d\n",sig);
}void mytask()
{printf("mytask:start\n");sleep(3);printf("mytask:end\n");
}int main(int argc, char * argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,NULL);pause();while(1){mytask();   pause();   //每次等待信号到来再执行mytask}printf("After pause\n");
}  //运行结果
linux@linux:~/Desktop$ ./pause 
^CHandle:I get sig=2
mytask:start
mytask:end
^CHandle:I get sig=2
mytask:start
mytask:end
^CHandle:I get sig=2
mytask:start
mytask:end

使用kill 发送SIGHUP信号关闭 

  示例：pause阻塞效果4 ，实现一个等待多个信号的任务（SIGINT，SIGHUP）

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig)
{printf("Handle:I get sig=%d\n",sig);
}void mytask()
{printf("mytask:start\n");sleep(3);printf("mytask:end\n");
}int main(int argc, char * argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,NULL);sigaction(SIGHUP,&act,NULL);	pause();while(1){mytask();pause();}printf("After pause\n");
}

按ctrl+c，或者使用kill -1发送关闭信号都可以捕获信号处理任务。

 示例：使用 sigaddset，屏蔽多个信号

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig)
{printf("Handle:I get sig=%d\n",sig);
}void mytask()
{printf("mytask:start\n");sleep(3);printf("mytask:end\n");
}int main(int argc, char * argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,NULL);sigaction(SIGHUP,&act,NULL);sigset_t set;sigaddset(&set,SIGHUP);sigaddset(&set,SIGINT);	pause();while(1){sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,NULL);mytask();sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&set,NULL);pause();}printf("After pause\n");
}

执行效果，在任务过程中设置了信号屏蔽，此时按ctrl+c或者kill -1去发送信号，不会执行handle打印，直到任务结束后再开启接收信号，防止任务被打断

2.9 更改进程的信号屏蔽字，并等待一个特定的信号到来

设定对信号集内的信号屏蔽并恢复。

int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);

功能：函数用于临时更改进程的信号屏蔽字，并等待一个特定的信号到来，然后恢复原有的信号屏蔽字。和 pause 函数不同的是，它可以临时更改进程的信号屏蔽字，以便等待某个特定信号。

参数：

sigmask：希望屏蔽的信号

示例：解决任务中的信号丢失问题，sigsuspend相当于sigprocmask+pause

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void handle(int sig)
{printf("Handle:I get sig=%d\n",sig);
}void mytask()
{printf("mytask:start\n");sleep(3);printf("mytask:end\n");
}int main(int argc, char * argv[])
{struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,NULL);sigaction(SIGHUP,&act,NULL);sigset_t set;sigaddset(&set,SIGHUP);sigaddset(&set,SIGINT);	sigset_t set2;                sigemptyset(&set2);         //接收所有信号pause();while(1){sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,NULL);mytask();//sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&set,NULL);//pause();sigsuspend(&set2);}printf("After pause\n");
}

运行结果

linux@linux:~/Desktop$ ./pause 
^CHandle:I get sig=2         //1次CTRL+C
mytask:start  
mytask:end
^CHandle:I get sig=2         //1次CTRL+C
mytask:start
mytask:end
^CHandle:I get sig=2         //1次CTRL+C
mytask:start
^Cmytask:end                 //任务中途的1次CTRL+C
Handle:I get sig=2           //也被获取到并执行了
mytask:start
mytask:end

3 练习

实现信号回收子进程程序

提示：SIGCHLD 是一个用于处理子进程状态变化的信号。当一个子进程终止或停止时，它的父进程会收到 SIGCHLD 信号。

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>void handle(int sig)
{wait(NULL);printf("Get sig =%d\n",sig);
}int main(int argc, char* argv[])
{pid_t pid;struct sigaction act;act.sa_handler = handle;act.sa_flags = 0;sigemptyset(&act.sa_mask);pid = fork();if(pid > 0){printf("father process\n");sigaction(SIGCHLD,&act,NULL);}else if(pid == 0){printf("childe process\n");sleep(5);exit(0);}else{perror("fork");return 0;}while(1){sleep(1);}return 0;
}

运行结果：5s后子进程退出，没有产生僵尸进程。

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