訊號的概述

    訊號是事件發生時對程序的通知機制，也成為軟體中斷，是程序之間通訊的方式之一。訊號分為兩大類，一組用於核心向程序通知事件，構成所謂的傳統或標準訊號；另一組由實時訊號構成。

    訊號因某些事件而產生，訊號產生後，會於稍後傳遞給某個程序，程序即會採取相應的措施來相應訊號。但是有時候需要保證一段程式碼不被傳遞來的訊號所中斷，即可以將訊號新增到程序的訊號掩碼中（其作用就是阻塞該訊號的到達），如產生的訊號處於該阻塞之列，那麼訊號將保持等待狀態。

    訊號到達後，程序視具體訊號執行如下預設操作之一：

1. 忽略訊號。
2. 終止（殺死）程序。
3. 產生核心轉儲檔案，同時程序終止
4. 停止程序：暫停程序的執行
5. 與之前停止後再度恢復程序執行。

    除此之外，程式也可以改變訊號到達時候的響應行為，執行訊號處理器程式（用於為響應傳遞來的訊號而執行適當任務）。

訊號型別及預設行為

    以下給出了幾種常見的訊號及預設行為。訊號的預設行為：term表示訊號終止程序，core表示產生核心轉儲檔案並退出，ignore表示忽略訊號，stop表示訊號停止程序，cont表示訊號恢復一個已停止的程序。

訊號處理器簡介

    訊號處理器程式是當指定訊號傳遞給程序時，將會呼叫的一個函式。呼叫訊號處理器程式，可能會打斷主程式流程。核心代表程序來呼叫處理器程式，當處理器返回時，主程式會在處理器打斷的位置恢復執行。

    接下來介紹一下signal系統呼叫。由於主要推薦用sigaction，因此不多介紹。

#include <signal.h>

void (*signal(int sig,void(*handler)(int)) ) (int);//失敗返回SIG_ERR

//handler的引數int用於同一個處理程式捕捉不同型別的訊號，用此引數來判斷

kill()傳送訊號

    一個程序可以使用kill()系統呼叫向另一個程序傳送訊號。當pid>0，那麼傳送訊號會給pid指定的程序；pid=0，那麼傳送訊號給與呼叫程序同組的每個程序，包括呼叫程序自身。pid=-1，則呼叫程序有權將訊號傳送每個目標程序（除了init和自身）

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid,int sig);

int raise(int sig);

int killpg(pid_t pgrp,int sig);

    kill()系統呼叫還可以檢查程序的存在，將引數sig設定為0（即空訊號），kill就會檢視是否可以向目標程序傳送訊號。

    除此之外，還可以使用raise()系統呼叫讓程序向自身傳送訊號。killpg()向某一格程序組所有成員傳送訊號。

訊號集

    多個訊號可使用一個稱之為訊號集的資料結構表示，用系統資料結構sigset_t表示。很多訊號相關的系統呼叫都是以組的形式執行的，以下介紹幾種常見的。

#include <signal.h>

//必須使用以下兩個初始化方式之一來初始化訊號集
int sigemptyset(sigset_t *set);//初始化一個未包含任何成員的訊號集
int sigfillset(sigset_t *set); //初始化一個訊號集，使其包含所有訊號（包括實時訊號）

int sigaddset(sigset_t *set ,int sig);//向訊號集中新增單個訊號
int sigdelset(sigset_t *set ,int sig);//向訊號集中刪除單個訊號

int sigismember(const sigset_t *set,int sig);//判斷訊號是否是訊號整合員，是返回1，否返回0

int sigandset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right);//left和right交集置於dest
int sigorset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right);//left和right並集置於dest

int sigisemptyset(const sigset_t *set);//set為空返回1，否則返回0

char* strssignal(int sig);//顯示某個訊號的描述

    訊號掩碼：核心會為每一個程序維護一個訊號掩碼，即一組訊號，並將阻塞其針對該程序的傳遞。系統將忽略阻塞SIGKILL和SIGSTOP的請求。向訊號掩碼中新增一個訊號三種方式：

1. 當呼叫訊號處理器程式時，可將引發呼叫的訊號自動新增到訊號掩碼中（根據sigaction標誌而定）
2. 使用sigaction函式建立訊號處理器程式時，可以指定一組額外訊號，當呼叫該處理器程式時會將其阻塞。
3. 使用sigprocmask()系統呼叫，顯式地向訊號掩碼中新增或移除訊號。

#include <signal.h>

int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oldset);

//how=SIG_BLOCK 將set指定訊號集內的訊號新增到訊號掩碼中
//how=SIG_UNBLOCK 將set指定訊號集內的訊號從訊號掩碼中移除
//how=SIG_SETMASK 將set指定訊號集內的訊號賦值給訊號掩碼中
//若oldset不為空，則用於儲存改變之前的訊號掩碼，若想獲得訊號掩碼而不改變其，則set置空，忽略how

int sigpending(sigset_t *set);//set返回該程序處於等待的訊號集

    若程序接受了一個該程序正在阻塞的訊號，則會將訊號新增到程序的等待訊號集中，當解除了對該訊號的鎖定，會隨之將訊號傳遞給程序。用sigpending()獲取程序處於等待狀態的訊號。等待訊號集只是一個掩碼，僅表示一個訊號是否在等待，而未表明其發生的次數，即若同一個訊號在阻塞狀態下產生多次，那麼該訊號在等待訊號集中，並在稍後僅傳遞一次（標準訊號與實時訊號差異之一，實時訊號進行排隊處理）。

sigaction()訊號處置

    sigaction()較signal()更加方便。其允許在獲取訊號處置的同時不對其進行改變，並且可以設定各種屬性對呼叫訊號處理器程式控制。

#include <signal.h>

int sigaction(int sig,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact);
//sig標識想要獲取或者改變的訊號編號，act指向描述訊號新處理的資料結構，oldact返回之前訊號處理的相關資訊


struct sigaction
{
    void (*sa_handler)(int); //訊號處理函式
    sigset_t sa_mask;//在呼叫訊號處理器時將阻塞該組訊號，引發處理器程式呼叫的訊號自動加入訊號掩碼
    int sa_flags;//用於控制訊號處理過程的各種選項
    void (*sa_restorer)(void);
}

sa_flags的各種選項：

SA_NOCLDSTOP:若sig為SIGCHLD訊號，則當因接受一訊號而停止或恢復某一子程序時，將不會產生此訊號
SA_NOCLDWAIT：若sig為SIGCHLD訊號，則當子程序終止時不會將其轉換為殭屍
SA_ONSTACK：針對此訊號呼叫處理器函式時，使用了由sigalstack()安裝的備選棧
SA_RESTART：自動重啟由訊號處理器函式中斷的系統呼叫
SA_SIGINFO：呼叫訊號處理器程式時可攜帶額外引數

訊號處理器函式

    設計訊號處理器函式中，並非所有的系統呼叫和庫函式均可以安全呼叫。要注意可重入函式和非同步訊號安全函式。

• 可重入函式：如果同一個程序的多條執行緒可以同時安全地呼叫某一函式，那麼該函式是可重入地。更新全域性變數或靜態資料結構地函式，詩經靜態分配記憶體來返回資訊的函式，將靜態資料結構用於內部記賬的函式，這些都是不可重入的。
• 非同步訊號安全函式是指當從訊號處理器函式呼叫時，可以保證其實現是安全的

    儘管可能存在可重入問題，但有時候主程式和訊號處理程式之間需共享全域性變數。這時候應該定義如下變數。volatile可防止編譯器將其優化到暫存器中，sig_atomic_t型別可保證讀寫操作的原子性：

volatile sig_atomic_t flag;

    終止訊號處理器函式的方法：

1. 使用_exit()終止程序，不能使用exit()因為其不安全（在呼叫_exit()之前重新整理緩衝區）
2. 使用kill()訊號來殺死程序
3. 從訊號處理器函式中指向非本地跳轉，sigsetjmp()和siglongjmp()
4. 使用abort()函式終止程序，併產生核心轉儲。

參考《TLPI》《APUE》