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信號(hào)處理函數(shù)signal()和信號(hào)集函數(shù)組

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    本文關(guān)鍵字： 信號(hào)處理函數(shù)，signal()，信號(hào)集函數(shù)組

    信號(hào)處理的方法主要有兩種，一種是使用signal()函數(shù)，另一種是使用信號(hào)集函數(shù)組。下面分別介紹這兩種處理方式。

    1）使用signal()函數(shù)

    使用signal()函數(shù)處理時(shí)，只需指出要處理的信號(hào)和處理函數(shù)即可。它主要用于前32種非實(shí)時(shí)信號(hào)的處理，不支持信號(hào)傳遞信息，但是由于使用簡(jiǎn)單、易于理解，因此也受到很多程序員的歡迎。Linux還支持一個(gè)更健壯更新的信號(hào)處理函數(shù)sigaction()，推薦使用該函數(shù)。

    signal()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)如表1所示。

表1 signal()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

所需頭文件 #include <signal.h>
函數(shù)原型 typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
函數(shù)傳入值 signum：指定信號(hào)代碼
handler SIG_IGN：忽略該信號(hào)
SIG_DFL：采用系統(tǒng)默認(rèn)方式處理信號(hào)
自定義的信號(hào)處理函數(shù)指針
函數(shù)返回值 成功：以前的信號(hào)處理配置
出錯(cuò)：-1

    這里需要對(duì)該函數(shù)原型進(jìn)行說明。這個(gè)函數(shù)原型有點(diǎn)復(fù)雜：首先該函數(shù)原型整體指向一個(gè)無返回值并且?guī)б粋�(gè)整型參數(shù)的函數(shù)指針，也就是信號(hào)的原始配置函數(shù)；接著該原型又帶有兩個(gè)參數(shù)，其中第2個(gè)參數(shù)可以是用戶自定義的信號(hào)處理函數(shù)的函數(shù)指針。

    表2列舉了sigaction()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表2 sigaction()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

所需頭文件 #include <signal.h>
函數(shù)原型 int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact)
函數(shù)傳入值 signum：信號(hào)代碼，可以為除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一個(gè)特定有效的信號(hào)
act：指向結(jié)構(gòu)sigaction的一個(gè)實(shí)例的指針，指定對(duì)特定信號(hào)的處理
oldact：保存原來對(duì)相應(yīng)信號(hào)的處理
函數(shù)返回值 成功：0
出錯(cuò)：-1

    這里要說明的是sigaction()函數(shù)中第2和第3個(gè)參數(shù)用到的sigaction結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)看似非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，希望讀者能夠慢慢閱讀此段內(nèi)容。

    首先給出了sigaction的定義，代碼如下：

    struct sigaction
    {
        void (*sa_handler)(int signo);
        sigset_t sa_mask;
        int sa_flags;
        void (*sa_restore)(void);
    }

    sa_handler是一個(gè)函數(shù)指針，指定信號(hào)處理函數(shù)，這里除可以是用戶自定義的處理函數(shù)外，還可以為SIG_DFL（采用默認(rèn)的處理方式）或SIG_IGN（忽略信號(hào)）。它的處理函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，即信號(hào)值。

    sa_mask是一個(gè)信號(hào)集，它可以指定在信號(hào)處理程序執(zhí)行過程中哪些信號(hào)應(yīng)當(dāng)被屏蔽，在調(diào)用信號(hào)捕獲函數(shù)前，該信號(hào)集要加入到信號(hào)的信號(hào)屏蔽字中。

    sa_flags中包含了許多標(biāo)志位，是對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的各個(gè)選擇項(xiàng)。它的常見可選值如表3所示。

表3 常見信號(hào)的含義及其默認(rèn)操作

信 號(hào) 含 義
SA_NODEFER / SA_NOMASK 當(dāng)捕捉到此信號(hào)時(shí)，在執(zhí)行其信號(hào)捕捉函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)屏蔽此信號(hào)
SA_NOCLDSTOP 進(jìn)程忽略子進(jìn)程產(chǎn)生的任何SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN和SIGTTOU信號(hào)
SA_RESTART 令重啟的系統(tǒng)調(diào)用起作用
SA_ONESHOT / SA_RESETHAND 自定義信號(hào)只執(zhí)行一次，在執(zhí)行完畢后恢復(fù)信號(hào)的系統(tǒng)默認(rèn)動(dòng)作

    以下實(shí)例表明了如何使用signal()函數(shù)捕捉相應(yīng)信號(hào)，并做出給定的處理。這里，my_func就是信號(hào)處理的函數(shù)指針，讀者還可以將其改為SIG_IGN或SIG_DFL查看運(yùn)行結(jié)果。第2個(gè)實(shí)例是用sigaction()函數(shù)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。

    以下是使用signal()函數(shù)的示例：

    /* signal.c */
    #include <signal.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>

    /* 自定義信號(hào)處理函數(shù) */
    void my_func(int sign_no)
    {
        if (sign_no == SIGINT)
        {
            printf("I have get SIGINT\n");
        }
        else if (sign_no == SIGQUIT)
        {
            printf("I have get SIGQUIT\n");
        }
    }

    int main()
    {
        printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT...\n");

        /* 發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，并跳轉(zhuǎn)到信號(hào)處理函數(shù)處 */
        signal(SIGINT, my_func);
        signal(SIGQUIT, my_func);
        pause();
        exit(0);
    }

    運(yùn)行結(jié)果如下：

    $ ./signal
    Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT...
    I have get SIGINT （按Ctrl+c 組合鍵）
    $ ./signal
    Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT...
    I have get SIGQUIT （按Ctrl+\ 組合鍵）

    以下是用sigaction()函數(shù)實(shí)現(xiàn)同樣的功能，只列出了更新的main()函數(shù)部分。

    /* sigaction.c */
    /* 前部分省略 */
    int main()
    {
        struct sigaction action;
        printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT...\n");

        /* sigaction結(jié)構(gòu)初始化 */
        action.sa_handler = my_func;
        sigemptyset(&action.sa_mask);
        action.sa_flags = 0;

        /* 發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，并跳轉(zhuǎn)到信號(hào)處理函數(shù)處 */
        sigaction(SIGINT, &action, 0);
        sigaction(SIGQUIT, &action, 0);
        pause();
        exit(0);
    }

    2）信號(hào)集函數(shù)組

    使用信號(hào)集函數(shù)組處理信號(hào)時(shí)涉及一系列的函數(shù)，這些函數(shù)按照調(diào)用的先后次序可分為以下幾大功能模塊：創(chuàng)建信號(hào)集、注冊(cè)信號(hào)處理函數(shù)及檢測(cè)信號(hào)。

    其中，創(chuàng)建信號(hào)集主要用于處理用戶感興趣的一些信號(hào)，其函數(shù)包括以下幾個(gè)。

    ● sigemptyset()：將信號(hào)集初始化為空。

    ● sigfillset()：將信號(hào)集初始化為包含所有已定義的信號(hào)集。

    ● sigaddset()：將指定信號(hào)加入到信號(hào)集中。

    ● sigdelset()：將指定信號(hào)從信號(hào)集中刪除。

    ● sigismember()：查詢指定信號(hào)是否在信號(hào)集中。

    注冊(cè)信號(hào)處理函數(shù)主要用于決定進(jìn)程如何處理信號(hào)。這里要注意的是，信號(hào)集里的信號(hào)并不是真正可以處理的信號(hào)，只有當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)處于非阻塞狀態(tài)時(shí)才會(huì)真正起作用。因此，首先使用sigprocmask()函數(shù)檢測(cè)并更改信號(hào)屏蔽字（信號(hào)屏蔽字是用來指定當(dāng)前被阻塞的一組信號(hào)，它們不會(huì)被進(jìn)程接收），然后使用sigaction()函數(shù)來定義進(jìn)程接收到特定信號(hào)后的行為。

    檢測(cè)信號(hào)是信號(hào)處理的后續(xù)步驟，因?yàn)楸蛔枞男盘?hào)不會(huì)傳遞給進(jìn)程，所以這些信號(hào)就處于“未處理”狀態(tài)（也就是進(jìn)程不清楚它的存在）。sigpending()函數(shù)允許進(jìn)程檢測(cè)“未處理”信號(hào)，并進(jìn)一步?jīng)Q定對(duì)它們做何處理。

    首先介紹創(chuàng)建信號(hào)集的函數(shù)格式，表4列舉了這一組函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表4 創(chuàng)建信號(hào)集函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

所需頭文件 #include <signal.h>
函數(shù)原型 int sigemptyset(sigset_t *set)
int sigfillset(sigset_t *set)
int sigaddset(sigset_t *set, int signum)
int sigdelset(sigset_t *set, int signum)
int sigismember(sigset_t *set, int signum)
函數(shù)傳入值 set：信號(hào)集
signum：指定信號(hào)代碼
函數(shù)返回值 成功：0（sigismember成功返回1，失敗返回0）
出錯(cuò)：-1

    表5列舉了sigprocmask()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表5 sigprocmask()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

所需頭文件 #include <signal.h>
函數(shù)原型 int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset)
函數(shù)傳入值 how：決定函數(shù)的操作方式 SIG_BLOCK：增加一個(gè)信號(hào)集到當(dāng)前進(jìn)程的阻塞集中
SIG_UNBLOCK：從當(dāng)前的阻塞集中刪除一個(gè)信號(hào)集
SIG_SETMASK：將當(dāng)前的信號(hào)集設(shè)置為信號(hào)阻塞集
set：指定信號(hào)集
oset：信號(hào)屏蔽字
函數(shù)返回值 成功：0
出錯(cuò)：-1

    此處，若set是一個(gè)非空指針，則參數(shù)how表示函數(shù)的操作方式；若how為空，則表示忽略此操作。

    表6列舉了sigpending()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。

表6 sigpending()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)

所需頭文件 #include <signal.h>
函數(shù)原型 int sigpending(sigset_t *set)
函數(shù)傳入值 set：要檢測(cè)的信號(hào)集
函數(shù)返回值 成功：0
出錯(cuò)：-1

    總之，在處理信號(hào)時(shí)，一般遵循如圖1所示的操作流程。


圖1 一般的信號(hào)操作處理流程

    本文選自華清遠(yuǎn)見嵌入式培訓(xùn)教材《從實(shí)踐中學(xué)嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)》

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