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Linux:信号(1):signal函数、pause函数、alarm函数

程序员文章站 2022-07-12 11:18:42
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想要有顺序地学习Linux,入口在这里哦:Linux:目录索引

 

 

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 
Linux:信号(1):signal函数、pause函数、alarm函数

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 
忽略:收到信号后,不处理 
SIGKILL和SIGSTOP是不可能被忽略的 
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 
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;
}

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//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;
}

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Linux:信号(1):signal函数、pause函数、alarm函数

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;
}

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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);
    }
}
  •  

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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);
}
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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
        ;

}

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