Linux：信号（1）：signal函数、pause函数、alarm函数
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一、信号
1.什么是信号？
系统为了响应某些状况而产生的事件。进程收到信号后采取相应的动作。
2.哪些情况下会产生信号？
①键盘事件，如：ctl c 、ctl \
②访问非法内存
③硬件出现故障
④用户态到内核态的切换
3.如何查看信号？
指令：
kill -l查看系统所有信号
4.常用信号解释
| SIGINT | SIGQUIT | SIGUSER1 | SIGALRM |
|---|---|---|---|
| ctl c发出的信号 | ctl \发出的信号 | 用户自定义信号，常用于发送和获取 | 闹钟信号，用于倒计时 |
5.处理的三种方式
当进程接收到信号时，有三种方式处理该信号
①忽略：收到信号后，不处理
SIGKILL和SIGSTOP是不可能被忽略的
②捕获并处理：收到信号后，执行我们自己写的代码
SIGKILL和SIGSTOP不能捕获
③默认处理方式
二、操作信号
1.注册信号
①作用
注册信号实际是对信号进行三种处理操作，用于告诉当前进程接收信号后该去执行什么动作
②注册信号所使用的函数signal()
1.函数原型：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
2.函数功能解释：
开始获取信号值为signum的信号，如果获取到该信号，则开始执行handler指向的函数
3.返回值：
成功返回原本的信号处理函数指针，失败返回 SIGERR，
SIGERR的宏为 #define SIG_IGN ((sighandler_t)-1)
4.参数解释signum：指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。handler：用户自定义的函数；第二个参数不仅可以传函数指针handler，它还可以取以下三种值，如下表：
| 参数 | SIG_IGN | SIG_DFL | handler |
|---|---|---|---|
| 解释 | 忽略 | 默认处理 | 类型的函数指针 |
| 实质 | #define SIG_IGN ((sighandler_t)1) | #define SIG_IGN ((sighandler_t)0) | 执行自己写的代码 |
③实例验证
//验证SIG_IGN
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int i=0;
signal(SIGINT,SIG_IGN);//SIGINT是ctl c发起的信号
//SIG_IGN表示忽略接收到的信号
for(i=0;i<10;++i)//执行10秒
{
printf("死不了:%d\n",i);
sleep(1);
}
return 0;
}//验证SIG_DFL
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
int i=0;
signal(SIGINT,SIG_DFL);//SIGINT是ctl c发起的信号
//SIG_DFL表示采用默认处理方式处理接收到的信号
//把这句代码去掉，执行效果一样
for(i=0;i<10;++i)//执行10秒
{
printf("死不了:%d\n",i);
sleep(1);
}
return 0;
}④另一个可以获取信号的函数pause()
1.函数原型：
int pause(void);
2.功能解释：
暂停进程，把当前进程置成就绪态，让出CPU，直到收到任意一个信号后终止，并且当处理完该信号之后，直接执行pause()函数下面的语句
3.返回值：
只返回-1
4.参数解释：
不需要传参，如：pause();printf("pause over\n");//当前进程暂停，直到系统任意发出一个信号，pause()才被终止（打断），开始继续执行printf()。
2.给进程发送信号
①命令方式
指令：
kill -信号值 pid
②函数方式
1.函数原型：
int kill(int pid,int signum);
2.函数功能解释：
给进程id为pid的进程发送一个信号值为signum的信号
3.返回值：
成功返回0，失败返回-1
4.参数解释signum：信号值，即信号编号pid：进程id，它可以取以下四种值，如下表：
| pid > 0 | pid = 0 | pid = -1 | pid < -1 |
|---|---|---|---|
| 将信号发送给pid对应的进程 | 将信号发送给调用者所在进程组的所有进程 | 将信号发送给所有进程（1号进程除外） | 将信号发送给进程组 id 为|pid|的进程组中所有进程 |
补充：
进程组：如管道连接的进程、fork创建的父子进程
③实例验证
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
void handler(int n)//自定义函数，用于验证能接收到信号
{
printf("我收到信号了\n");
}
int main()
{
int i=0;
signal(SIGUSR1,handler);//父进程在获取信号SIGUSR1
//SIGUSER1：用户自定义信号，常用于发送和接收
pid_t pid=fork();
if(pid == 0)//子进程
{
sleep(1);
kill(getppid(),SIGUSR1);//将信号SIGUSER1发送给父进程
exit(0);
}
else
{
while(1)
{
printf("滴滴\n");
sleep(3);
}
}
return 0;
}④补充另外两个可以发送消息的函数
1.
int rasie (int signum);给自己发送信号
返回值：成功返回0；失败：返回-1
2.int killpg(int gid,int signum);给进程组发送信号
返回值：-1，并把error值设为EINTR
三、SIGALRM信号
1.alarm函数
①函数原型：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
②函数功能解释：
若干秒后，给当前进程发送一个SIGALRM信号
③返回值：
成功：如果调用此alarm（）前，进程已经设置了闹钟时间，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。
失败：-1
④参数解释second > 0：当seconds秒后，触发SIGALRM信号seconds = 0： 表示清除SIGALRM信号
2.实例验证
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void handler(int s) {
printf("超时\n");
exit(1);
}
int main( void )
{
char buf[100] = {
};
printf("输入名字:");
signal(SIGALRM, handler);//捕获到SIGALRM信号后执行handler函数
alarm(3);//设置倒计时为3
//如果3秒结束没有清除SIGALRM信号，则获取SIGALRM信号
scanf("%s", buf);
alarm(0); //清楚SIGALRM信号
printf("名字为：%s\n", buf);
for ( ; ; ) //用于验证alarm(0)确实清除了SIGALRM信号
{
printf("滴滴\n");
sleep(1);
}
}
3.alarm的超时处理：简单的考试计时程序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
int Right = 0;//做对的题数
int Wrong = 0;//做错的题数
void handler(int s) //用于验证超时
{
printf("时间到\n");
printf("Right=%d, Wrong=%d\n", Right, Wrong);
exit(1);
}
int main( void )
{
int i=0;
signal(SIGALRM, handler);//获取SIGALRM信号，执行handler函数
alarm(20);//设置倒计时为20
srand(getpid());//随机数种子
for (i=0; i<10; i++) //出10道10以内的加法题
{
int left = rand()%10;
int right = rand()%10;
printf("%d+%d=", left, right);
int ret;
scanf("%d", &ret);
if ( left + right == ret )
{
Right++;
}
else
{
Wrong++;
}
}
printf("做完了\n");
printf("Right=%d, Wrong=%d\n", Right, Wrong);
}
4.alarm的定时处理
①用于定时的函数：setitimer()
1.函数原型：
#include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);
2.函数功能解释：
设置一个定时器，从第n秒（n是自己设定）开始启动定时器，然后每隔m秒（m也是自己设定）发出一个SIGALRM信号
3.返回值：
返回-1表示失败，0表示成功
4.参数解释which：一般写成ITIMER_REAL，即真实的桌面时间new_value：一个结构体指针，结构体内部存储着“启动时间”和“间隔时间”，具体的在下面有详解old_value：同样的结构体指针，一般写成NULL
②对struct itimerval *new_value的详解
1.结构体内部的信息
struct itimerval
{
struct timeval it_interval; /*以后每一次执行的间隔时间*/
struct timeval it_value; /*第一次执行的时间*/
};
struct timeval //时间的精确度
{
long tv_sec; /* 时间的秒部分*/
long tv_usec; /*时间的微秒部分*/
};
2.实例说明该结构体的作用struct itimerval it;
//上句代码的作用是定义一个该结构体变量it，it包括两部分信息：启动时间和间隔时间
it.it_value.tv_sec = 0;
it.it_value.tv_usec = 1;
//上两句代码的作用是将it的启动时间设为：真实的桌面时间+0秒1微秒
it.it_interval.tv_sec = 1;
it.it_interval.tv_usec = 0;
//上两句代码的作用是将it的间隔时间设为：1秒0微妙
③定时处理的实例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
void handler(int s)
{
printf("收到SIGALRM信号了\n");
}
int main( void )
{
signal(SIGALRM, handler);//如果获取到SIGALRM信号，则执行handler函数
struct itimerval it;
//上句代码的作用是定义一个该结构体变量it，it包括两部分信息：启动时间和间隔时间
it.it_value.tv_sec = 0;
it.it_value.tv_usec = 1;
//上两句代码的作用是将it的启动时间设为：真实的桌面时间+0秒1微秒
it.it_interval.tv_sec = 1;
it.it_interval.tv_usec = 0;
//上两句代码的作用是将it的间隔时间设为：1秒0微妙
setitimer(ITIMER_REAL, &it, NULL);
//上面的定时器内部信息设置完后，通过setitimer函数启动该定时器
while(1)//无限循环，用于验证定时器确实是每个一段时间就发出一个SIGALRM信号
;
}