进程通信软中断 signal（）解读

今天药忘吃喽~ 2023-10-13 08:42 39阅读 0赞

**目录**

进程通信概述

软中断通信

signal()

概述

signal()类似的函数

signal()之SIGINT

signal()之SIGTERM

signal()之SIGALRM

signal()之SIGQUIT

SIG\_IGN使用

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#### 进程通信概述 ####

进程通信是指进程之间的信息交换。

通信的主要方式

在操作系统中，进程之间需要进行通信以实现协作和数据共享。以下是几种常见的进程通信方式：1）管道（Pipe）：管道是一种半双工的通信方式，它可以在两个进程之间传递数据。管道的特点是数据只能单向流动，而且通常只用于具有亲缘关系的进程之间进行通信，例如父子进程之间。

2）命名管道（Named Pipe）：命名管道与管道类似，但是它可以在不具有亲缘关系的进程之间进行通信。与管道不同的是，命名管道具有一个唯一的名称，可以在文件系统中进行访问。

3）信号（Signal）：信号是一种异步通信方式，它允许一个进程向另一个进程发送一个信号。信号通常用于处理异步事件，例如键盘中断、终端关闭等。

4）共享内存（Shared Memory）：共享内存是一种高效的进程通信方式，它允许多个进程访问同一块物理内存，从而实现数据共享。共享内存的优点是速度快，但是需要处理并发访问和同步问题。

5）信号量（Semaphore）：信号量是一种进程间同步和互斥的机制，它可以用于控制进程对共享资源的访问。信号量通常用于进程之间的同步和互斥，例如保护共享内存中的数据。

6）消息队列（Message Queue）：消息队列是一种进程间通信方式，它允许进程之间传递消息。消息队列通常用于进程之间传递结构化的数据，例如进程之间传递命令和数据等。

7）套接字（Socket）：套接字是一种进程间通信方式，它可以在不同的计算机之间进行通信。套接字通常用于实现分布式系统和网络通信。

#### 软中断通信 ####

进程间通信方式有多种，其中软中断通信是一种常见的方式，它基于信号机制，可以在不同进程之间进行通信。软中断通信的实现方式是，一个进程向另一个进程发送一个特定的信号，该信号被接收进程捕获，并进行相应的处理。

软中断通信的步骤如下：  
1）发送进程通过kill()函数向接收进程发送信号，信号类型可以自行指定。  
2）接收进程可以通过signal()函数注册对应信号的处理函数，或者其他类似函数指定对应信号的处理方式。  
3）当接收进程接收到信号后，操作系统会暂停接收进程的正常执行流程，转而执行对应信号的处理函数或处理方式。  
4）处理完信号后，操作系统会恢复接收进程的正常执行流程。

> 需要注意的是，软中断通信是一种异步通信方式，即发送进程和接收进程之间并不存在直接的同步机制。发送进程只是向接收进程发送信号，而接收进程并不知道具体何时会收到信号，需要通过注册信号处理函数或处理方式来实现对信号的处理。因此，在设计使用软中断通信的系统时，需要充分考虑这种异步机制所带来的影响。

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#### signal() ####

##### 概述 #####

signal()函数是UNIX/Linux中的一个系统调用，用于注册信号处理程序。信号是操作系统中的一种通知机制，用于通知进程发生了某些事件，比如接收到了外部中断、收到了某个进程发送的信号等等。当系统接收到信号时，会中断进程的正常执行流程，转而执行信号处理程序。

signal()函数用于注册信号处理程序。当进程收到指定的信号时，就会执行注册的信号处理程序。handler可以是一个函数指针，也可以是SIG\_IGN或SIG\_DFL。如果handler是一个函数指针，则会将其作为信号处理程序进行注册。如果handler是SIG\_IGN，则表示忽略该信号，不进行任何处理。如果handler是SIG\_DFL，则表示采用系统默认的信号处理方式。

void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

> 其中，signum是信号的编号，handler是指向信号处理程序的函数指针。函数的返回值是原来的信号处理程序。

##### signal()类似的函数 #####

除了signal函数之外，还有一些类似的函数，它们都是用  
于处理进程中的信号的：  
1）sigaction函数：与signal函数不同，sigaction函数可以设置信号的处理方式，包括捕获信号、忽略信号、恢复默认处理方式等。  
2）sigprocmask函数：用于设置进程的信号掩码，控制哪些信号可以被当前进程接收。  
3）sigsuspend函数：用于暂时挂起当前进程，等待接收某个指定信号。当该信号接收到后，进程会恢复执行。  
4）sigqueue函数：用于向指定进程发送一个指定信号，并附带一个整型值作为附加数据。  
5）raise函数：用于向当前进程发送一个指定信号，等效于使用kill函数向自身发送信号。  
这些函数在处理信号方面具有不同的特点和用途，开发者可以根据自己的需求选择适合的函数进行使用。

##### signal()之SIGINT #####

SIGINT是一个由键盘生成的信号，表示中断进程。当用户在控制终端上按下Ctrl + C组合键时，就会向前台进程组的所有进程发送SIGINT信号。

//简单的SIGINT示例
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <signal.h>
    void sigint_handler(int signum) {
        printf("Received SIGINT signal. Terminating.\n");
        exit(0);
    }
    int main() {
        signal(SIGINT, sigint_handler);
        printf("Press Ctrl+C to terminate the program.\n");
        while (1) {
            // Do nothing
        }
        return 0;
    }

##### signal()之SIGTERM #####

SIGTERM是一个在进程终止时发送给进程的终止信号。它允许进程进行一些清理工作并优雅地终止，因为接收到SIGTERM信号的进程可以捕获该信号并执行一些清理操作，然后终止进程。如果进程未处理SIGTERM信号，操作系统会默认终止该进程。  
与SIGKILL信号不同，SIGTERM信号可以被进程捕获并处理，而且该信号的行为是可以配置的。因此，通常建议在需要停止进程时首先尝试发送SIGTERM信号，以便进程有机会清理自己并正常终止。例如，可以通过在进程中注册一个信号处理函数来处理SIGTERM信号。

//简单的SIGTERM示例
    #include <signal.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    void sigterm_handler(int signum) {
        printf("Received SIGTERM signal, terminating process...\n");
        exit(0);
    }
    int main() {
        // 注册SIGTERM信号处理函数
        signal(SIGTERM, sigterm_handler);
        printf("Process is running...\n");
        while(1) {
        // 进程执行某些操作
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }

##### signal()之SIGALRM #####

SIGALRM 是一个定时器信号，当 alarm()或 setitimer() 设置的计时器到时时，会发送 SIGALRM 信号。在使用 signal() 函数捕捉 SIGALRM 信号时，需要注意以下几点：  
1)SIGALRM 信号的处理函数应该尽可能地简单，因为它通常是在定时器到时时被处理的，可能会影响程序的运行速度。  
2)在处理 SIGALRM 信号时需要考虑到并发的情况，因为可能存在多个 SIGALRM信号同时到达的情况，需要采用适当的并发控制措施。  
3)用alarm() 或 setitimer() 设置计时器，若处理完 SIGALRM 信号后想继续收到SIGALRM 信号时能够再次处理，需要重新设置计时器。

//简单的SIGTERM示例
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <signal.h>
    void sigalrm_handler(int signo) {
        printf("Caught SIGALRM signal.\n");
        // reset timer
        //alarm(5);
        exit(0);
    }
    int main() {
        // set timer
        alarm(5);
        // register signal handler
        signal(SIGALRM, sigalrm_handler);
        // wait for signal
        while(1) {
            sleep(1);
        }
        return 0;
    }

##### signal()之SIGQUIT #####

SIGQUIT信号是一个终止进程的信号，可以通过在终端中按下 Ctrl+\\（CTRL + 反斜线）来发送该信号。当进程接收到SIGQUIT信号时，它会强制退出，并在退出之前生成一个内核映像(core dump)。在C语言中，可以使用signal函数来注册SIGQUIT信号的处理程序。

//简单的SIGQUIT示例
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <signal.h>
    void quit_handler(int signum) {
        printf("Received SIGQUIT signal (%d), terminating.\n", signum);
        exit(0);
    }
    int main() {
        // 注册SIGQUIT信号处理函数
        signal(SIGQUIT, quit_handler);
        printf("Press Ctrl+\\ to terminate the program.\n");
        while (1) {
            // 进程执行的操作
        }
        return 0;
    }

##### SIG\_IGN使用 #####

使用SIG\_IGN参数，表示忽略该信号，程序不会受到该信号的影响。例如：

> signal(SIGINT, SIG\_IGN); 表示在收到 SIGINT（即中断信号，一般是由用户按下 Ctrl-C 触发）时，将其忽略，即不对其进行任何处理。这通常是为了防止用户不小心按下 Ctrl-C 导致程序异常退出，而将其设为忽略状态。

signal (SIGQUIT, SIG\_IGN); 这段代码使用了signal()函数，用于改变程序收到SIGQUIT信号（通常由用户在终端上键入“Ctrl+\\”产生）的行为。具体来说，使用了SIG\_IGN参数，表示忽略该信号，程序不会受到该信号的影响。

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