信号详解

什么是信号？
在生活中，我们会遇到各种信号，比过马路遇到的红绿灯，下课的铃声，水开的声音，这些信号都预示着不同的信息。接下来我们学习Linux中的信号。
每个信号都有一个名字,均以SIG开头且为大写，可以用kill -l命令查看系统定义的信号列表：

可以发现没有32 33信号，其中1-31号为普通信号，不支持排队等待，可能会造成信号丢失。
34-64为实时信号，支持排队等待，不会造成信号丢失。
每个信号都有一个编号和一个宏定义名称，这些宏定义可以在signal.h中找到。

进程怎么处理信号？
（1）认识信号
（2）记录信号（PCB结构保存数据，位图放在进程的PCB中 ）
（3）响应信号
注：信号的底层的数据结构是一个位图，就拿普通信号来说，用32个比特位来表示1-31的信号，全0时表示没有收到信号，当某一位被置为1时，表示收到了对应的信号。

先通过一个场景来熟悉进程中的信号。(括号里为生活中对应的类似情景）
（1）用户输入命令，在shell下启动一个前台进程。
（2）用户按下Ctrl+C，这个键盘输入产生一个硬件中断。（快递员打电话让取快递）

（3）如果CPU当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行，CPU从用户态切换到内核态处理硬件中断。（从图书馆出来 去学校门口）
（4）终端驱动程序将Ctrl+C解释成一个SIGINT信号，记在该进程的PCB中。（保存之前在图书馆写好的代码，以便回来继续敲）

信号的产生？
（1）用户在终端按下某些键时，终端驱动程序会发送信号给前台进程。
Ctrl+C产生SIGINT(2号信号），用来终止信号。
Ctrl+\产生SIGQUIT信号（3号信号），用来捕捉信号。
Ctrl+Z产生SIGTSTP信号（20号信号），可以让前台的进程终止。
（2）硬件异常产生信号，这些条件由硬件检测到并通知内核，然后内核向当前进程发送适当的信号。
例如当前进程执行了除以0的指令，CPU的运算单元会产生异常，内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程。
a，浮点数异常错误

再比如当前进程访问了非法内存地址,MMU会产生异常，内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。
b，段错误

（3）软件条件产生信号。
例如闹钟超时产生的SIGALRM信号

结果：

注：alarm是闹钟信号，告诉内核在second秒之后给当前进程发送SIGALRM信号，该信号默认动作是终止当前进程。返回值为0或者上次闹钟剩下的秒数。

（4）调用系统函数向进程发数据
首先写一个死循环程序，前台运行这个程序，然后在终端键入Ctrl + \ :

同样可以用kill命令给它法SIGSEGV信号。

信号的处理？
（1）忽略此信号
（2）执行该信号的默认处理动作，每个信号都有对应的一种操作。
（3）提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理方式，这种方式称为捕捉到一个信号。
信号的状态？
信号抵达：实际执行信号的处理动作
信号未决：信号从产生到抵达之间的状态
信号阻塞：被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行抵达的动作。
注：被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。
阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是是在递达之后可选的一种处理动作。
在内核中的表示：

信号集操作函数：
上图中，每个信号只有一个bit的未决标志，非0即1，阻塞标志也是这样，因此未决和阻塞标志
可以用相同的数据类型sigset_t来存储，sigset_t称为信号集，这个类型可以表示每个信号的有效或无效状态。

以上函数均为成功返回0，出错返回-1.
最后一个sigismember是一个布尔函数，用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号，若包含返回1，不包含则返回0，出错返回-1.
sigprocmask

参数①：how参数指定了这个函数工作的方式
参数②：set指针，指向一个合适的信号屏蔽字。
参数③：oldset指针，当我们修改了当前的信号屏蔽字之后，需要保存之前的信号屏蔽字，以便回复之前的工作状态。
sigpending
读取当前进程的未决信号集

接下来我实现一个关于信号阻塞的实例：

结果：

程序运行时，每秒钟把信号的阻塞状态打印一遍，由于我们阻塞了SIGINT信号，按下Ctrl+C使SIGINT信号处于未决状态，按下Ctrl+\ 仍然可以终止程序，因为SIGQUIT信号没有被阻塞。
捕捉信号
如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这称为捕捉信号。

signal函数：

实例：

sigaction函数

pause函数

#include <unistd.h>  
int pause(void);  

pause函数使调用函数挂起直到有信号递达。
如果信号的处理动作是终止进程，则进程终止，pause函数没有机会返回；如果信号的处理动作是忽略，则函数继续挂起，pause不返回；如果信号的处理动作是捕捉，则调用了信号处理函数之后pause返回-1，error设置为EINTR,所以pause只有出错的返回值。

下面我们用alarm函数和pause函数实现sleep（2）函数。(2秒的闹钟）

mysleep函数的返回值：判断是否到休眠时间；
mysleep函数返回前要恢复SIGALRM信号原来的sigaction：如果不恢复，当信号的处理函数改变之后，以后所有用到这个信号的处理函数的地方都变成了sig_alrn,这样显然不合理，所以需要将SIGALRM信号的处理函数改回去。