Linux C: 信号及异常和捕捉函数原理

#define SIGHUP 1	终端挂起或控制进程终止
#define SIGINT 2	终端中断(Ctrl+C 组合键)
#define SIGQUIT 3	终端退出(Ctrl+\组合键)
#define SIGILL 4	非法指令
#define SIGTRAP 5	debug 使用，有断点指令产生
#define SIGABRT 6	由 abort(3)发出的退出指令
#define SIGIOT 6	IOT 指令
#define SIGBUS 7	总线错误
#define SIGFPE 8	浮点运算错误
#define SIGKILL 9	杀死、终止进程
#define SIGUSR1 10	用户自定义信号 1
#define SIGSEGV 11	段错误（无效的内存段)
#define SIGUSR2 12	用户自定义信号 2
#define SIGPIPE 13	向非读管道写入数据
#define SIGALRM 14	闹钟
#define SIGTERM 15	软件终止
#define SIGSTKFLT 16	栈异常
#define SIGCHLD 17	子进程结束
#define SIGCONT 18	进程继续
#define SIGSTOP 19	停止进程的执行，只是暂停
#define SIGTSTP 20	停止进程的运行(Ctrl+Z 组合键)
#define SIGTTIN 21	后台进程需要从终端读取数据
#define SIGTTOU 22	后台进程需要向终端写数据
#define SIGURG 23	有"紧急"数据
#define SIGXCPU 24	超过 CPU 资源限制
#define SIGXFSZ 25	文件大小超额
#define SIGVTALRM 26	虚拟时钟信号
#define SIGPROF 27	时钟信号描述
#define SIGWINCH 28	窗口大小改变
#define SIGIO 29	可以进行输入/输出操作
#define SIGPOLL	SIGIO
#define SIGPWR 30	断点重启
#define SIGSYS 31	非法的系统调用
#define SIGUNUSED 32	未使用信号

转载：「一只青木呀」的原创文章，原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/111939072

一、信号和中断

信号是进程间通信的重要内容之一。它可以来源于硬件，例如键盘的 Ctrl+C 组合键，间隔定时器，IO错误等硬件错误；也可以是来源于自己，例如自己的代码除0，指针越界等执行报错；其中最需要了解的是来自于其他进程例如 kill命令。信号可以被捕捉从而触发信号处理函数。信号处理函数可以被重写，信号也可以被屏蔽。

在进程结构体PROC 中，都有一个信号处理数组 int sig[32] ; 其中值为0 代表默认处理，1代表忽略，其他非零值表示用户模式下预先设定好的信号处理函数地址。除了信号处理数组每个PROC都有一个32位向量（信号位向量）和Mask（屏蔽）位向量。 bits向量用来指明哪些信号被signal ， masks 用来指明哪些信号被Block 。当信号位为1时，且屏蔽位为0时，信号才会生效并传递给进程。如果进程发现了个未被阻塞的信号，则会将信号位清0。

二、信号的捕捉和捕捉函数的设置

信号处理内容可以被修改，除了 SIGKILL(9) 和 SIGSTOP(19) 。为了处理信号捕捉可能造成的死循环，这两个信号9和19作为终止进程的最后手段，规定了不能被修改。

进程可以使用系统调用来修改捕捉到信号时的信号处理函数:

int r = signal (int signal_number , void *handler) ;

但是signal 函数有几个个缺点：

1。如果信号触发频率过快，可能导致下一个信号和信号处理函数重新设置会出现竞态条件。相同的，signal是线程不安全的，可能不适用于多线程。

2. signal不能阻塞其他信号，只能通过sigprocmask()来显示屏蔽或者接触屏蔽信号

3.signal 只能传输一个信号编号，不能够传输关于信号的其他信息

因此，现在大多数都用sigaction() 来代替 signal：

sigaction() 的系统调用和 sigaction 结构体如下：

int sigaction(int sigid ,const struct sigaction *act , struct sigaction *oldact );

struct sigaction{
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int , siginfo_t *,void *);
sigset_t sa_mask;
int  sa_flags;
void (*sa_restorer)(int);
}

sa_handler : 指向处理函数的指针

sa_sigaction :另一种方法，指向处理函数的指针，外加上了两个额外的参数。其中siginfo_t 接收信号的更多信息。

sa_mask ：在处理函数执行时，设置要阻塞的信号

sa_flags ; 设置信号处理过程的行为，如果用sa_sigaction处理函数，sa_flags 需设置为 SA_SIGINFO.

sigaction：的示例：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
void handler (int sig ,siginfo_t *siginfo , void * context){
    printf("handler:sig = %d from PID=%d  UID=%d \n",sig,siginfo->si_pid,siginfo->si_uid);
}

int main(int argc, char * argv[]){
    struct sigaction act ;
    memset(&act ,0 ,sizeof(act));
    act.sa_sigaction = &handler ;
    act.sa_flags =SA_SIGINFO ;
    sigaction(SIGTERM,&act ,NULL);
    printf("looping\n");
    printf("enter kill PID=%d to send SIGTERM signal to it \n" , getpid());
    while(1){
        sleep(10);
    }
}

上面的代码利用sigaction 重新设置SIGTERM (15) 信号，当收到 15信号时就会执行 handler内容。开启另一个会话对进程发出kill命令，则会有上面的输出结果。最后发出的8信号对应是浮点异常信号，虽然上述程序并不会出现浮点异常，但是由于程序收到了该信号，就执行默认的信号8处理函数了.

三、利用sigaction和管道实现消息IPC

Linux 管道和和文件描述符的相关内容：可看

https://blog.csdn.net/superSmart_Dong/article/details/118641774

/****sigaction*****/
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

#define LEN 64
int ppipe[2];    //管道-文件描述符
int pid ;
char line[LEN];
int parent(){
     printf("parent %d running \n",getpid());
     close(ppipe[0]);   //  关闭标准输入文件描述符
     while(1){
        printf("parent %d : input a line : \n" ,getpid());
        fgets(line ,LEN,stdin);  // line[LEN]得到标准输入
        line[strlen(line) -1 ] = 0 ;
        printf("parent %d write to pipe",getpid());
        write(ppipe[1],line,LEN);   //向管道写入内容
        printf("parent %d send signal 10 to %d",getpid(),pid);
        kill(pid,SIGUSR1);
     }
}
void chandler(int sig){
    printf ("\n child  %d got an interrupt sig=%d \n ",getpid(),sig);
    read(ppipe[0] ,line ,LEN);     //向管道读出内容 
    printf("child %d get a message = %s \n" ,getpid(),line);   
}
int child(){
     char msg[LEN];
     int parent  =getppid();
     printf("child %d running \n",getpid());
     close(ppipe[1]);
     signal(SIGUSR1,chandler);
    while(1);
}
int main(int argc, char * argv[]){
    pipe(ppipe);
    pid = fork();
    if (pid){
       parent();
    }else{
       child();
    }
}