实验七、信号

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学号-姓名 1843117龙涛
作业学习目标

1. 了解信号的概念2. 掌握信号处理的方法

1. 编写一个简单的程序并运行,然后向该进程发送不同的信号以观察该进程对接收到信号的反应。

 

 

在终端编译并运行该程序: 

 

 

 

 

2) 另外再开启一个终端,在终端通过输入 kill 命令来给进程发送信号,进程的 pid 在程序运行的第一
行输出,每次运行程序的时候 pid 是不同的,这个是大家要注意的。
我们可以在终端通过输入 kill -l 来查看当前系统当中的信号列表:

 

 

我们重新运行程序:

 

 

在当前终端我们可以看到程序输出自己的 pid 是4627,这是我们可以另开一个终端,通过 kill 命令向该
进程发送信号:

 

 

这里我们发送了信号值为9的信号给了进程4627.再切换到运行程序的终端来观察进程接收到信号后的反
应:

 

 

3) 我们编写一个简单的程序,该程序调用 kill() 函数向某个进程发送信号

 

 

我们继续运行之前的程序等待有信号到来: 

 

 

在另外一个终端完成上面程序的输入并编译,运行的时候把2737作为参数。 
 

 

 

2.使用 signal() 函数来捕捉信号。

通常进程在接收到某种信号后,会根据不同的信号执行默认的操作:
忽略信号
终止(杀死)进程
产生核心转储文件,同时 终止进程
停止进程
恢复之前被暂停的进程继续运行
这里我们可以 通过 signal() 来改变进程对某个信号的处置方式。 signal() 可能是很多同学目前为止
见过最复杂的函数。我们通过查看手册: man 2 signal

 

\#include <unistd.h>
\#include <signal.h>
\#include <stdio.h>
\#include <stdlib.h>
\#include <string.h>
\#include <errno.h>
void sighandler(int sig) {
switch(sig) {
 case SIGUSR1://10
  printf("hello SIGUSR1\n");break;
 case SIGUSR2://12
  printf("hello SIGUSR2\n");break;
 case SIGINT://2 CTRL+C
  printf("休想干掉我!\n");break;
 case SIGTSTP://20 CTRL+Z
  printf("不要停止我!\n");break;
 case SIGQUIT://3 CTRL+\
  printf("就是不退出!\n");break;
 case SIGSEGV://11
  printf("呃!程序出 bug 了!\n");break;
 default:
  printf("hello, who are you %d?\n", sig);
}
sleep(2); // 删除这一行,再给程序发信号,看看 main 函数打点的情况。
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
if (SIG_ERR == signal(SIGUSR1, sighandler)) {
 perror("signal SIGUSR1");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGUSR2, sighandler)) {
 perror("signal SIGUSR2");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGINT, sighandler)) {
 perror("signal SIGINT");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGTSTP, sighandler)) {
 perror("signal SIGTSTP");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGQUIT, sighandler)) {
 perror("signal SIGQUTI");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGSEGV, sighandler)) {
 perror("signal SIGSEGV");
}
while(1) {
 write(STDOUT_FILENO, ".", 1);
 sleep(10);
} 
return 0;
}

我们输入完上述代码,编译并运行,然后再给该进程发送信号,观察进程对接收到信号的反应:

 

 

 

 

3.通过举例说明 alarm() 函数和 setitimer() 函数的使用。

我们先分别查看两个函数的手册:
man 2 alarm :

man 2 setitimer :

这里我们通过命令 man 7 signal 可以查看当前系统信号的清单:

从上面可以看到 alarm() 函数在计时结束后会发生 SIGALRM 信号给当前进程,进程对 SIGALRM 信号的
缺省动作是结束进程。
下面一个非常简单的例子:

 

 

 

 虽然程序中有无限循环,不断输出字符串 process will finish! ,由于调用了 alarm(1) 函数,
alarm 函数会在1秒后给该进程发送 SIGALRM 信号,然后进程结束。
接下来继续看一个程序设定了两次定时炸弹,第一次设定 5 秒后爆炸,设定后过了 2 秒,再设定了一个
3 秒后爆炸的定时炸弹。

 

 这里计时时间到了并不会结束进程,因为我们编写了信号捕捉函数,产生 SIGALRM 信号后会输出字符
串 Bomb!! , 我们可以键盘按键组合结束进程,这里我用了 CTRL+C 。
接下来我们用 setitimer() 函数实现 alarm() 函数

 

 

 

 

程序在运行1秒钟后被 SIGALRM 信号结束。

4. 举例说明信号集操作函数的使用.

我们可以通过命令 man 3 sigsetops 来查看手册:

从手册中可以看到,这些函数都是对 sigset_t 这个数据结构进行操作的。
我们可以编写一个打印 sigset_t 的函数

void printsigset(const sigset_t *set)
{
  int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
 if (i==33)
      putchar(' ');
 if (sigismember(set, i) == 1)
  putchar('1');
 else
  putchar('0');
}
puts("");
}

然后通常该函数查看,信号集操作函数对信号集操作后的结果:

 

 

 

 

举例说明对阻塞信号与未决信号的理解.

在一个进程中,保存了两个信号集(在PCB中),分别是阻塞信号集,还有一个未决信号集。当你使用
sigprocmask 的时候,就会修改阻塞信号集。
当你的进程一收到信号且该信号被阻塞,它首先进入到未决信号集中(就是一个 sigset_t ),当未决
信号集中的信号被信号处理函数(你自己定义的或者系统默认的)处理,就会从未决信号集中删除。

printf("\n3. fill set\n");
sigfillset(&st);
printsigset(&st);
// empty set
printf("\n4. empty set\n");
sigemptyset(&st);
printsigset(&st);
// add sig
printf("\n5. add SIGHUP(1), SIGINT(2), SIGKILL(9), SIGSYS(31),
SIGRTMIN(34) and SIGRTMAX(64) to set\n");
sigaddset(&st, SIGHUP);
sigaddset(&st, SIGINT);
sigaddset(&st, SIGKILL);
sigaddset(&st, SIGSYS);
sigaddset(&st, SIGRTMIN);
sigaddset(&st, SIGRTMAX);
printsigset(&st);
// delete sig
printf("\n6. delete SIGKILL from set\n");
sigdelset(&st, SIGKILL);
printsigset(&st);
// is member
printf("\n");
if (sigismember(&st, SIGKILL)) {
 printf("SIGKILL is member\n");
}
if (sigismember(&st, SIGINT)) {
 printf("SIGINT is member\n");
}
return 0;
}

如果一个信号加入阻塞信号集,该信号的信号处理函数就不会被调用。
man sigprocmask

对于未决信号集我们不能直接操作,可以使用 sigpending 函数获取未决信号集。
man sigpending

下面结合例子来理解,程序的功能是先把 SIGINT 、 SIGTSTP 加入到了进程阻塞信号集中去。接下
来,每隔一秒打印一次未决信号集,第 10 次的时候,又把 SIGINT 信号从阻塞信号集中删除。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
void handler(int sig) {
if (sig == SIGINT)
printf("hello SIGINT\n");
if (sig == SIGQUIT)
printf("hello SIGQUIT\n");
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
sigset_t st, oldst;
sigemptyset(&st);
sigaddset(&st, SIGINT);
sigaddset(&st, SIGTSTP);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &st, &oldst);
printf("new set:");
printsigset(&st);
printf("old set:");
printsigset(&oldst);
if (SIG_ERR == signal(SIGINT, handler)) {
perror("signal SIGINT");
return 1;
}
if (SIG_ERR == signal(SIGQUIT, handler)) {
perror("signal SIGQUIT");
return 1;
}
puts("");
int n = 0;
while(1) {
sigpending(&st);
printsigset(&st);
puts("");
sleep(1);
if (n == 10) {
sigset_t tmp;
sigemptyset(&tmp);
sigaddset(&tmp, SIGINT);
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &tmp, NULL);
}
++n;
}
return 0;
}

 

 

 

 

 举例说明 sigaction() 函数的使用

不同于 signal 函数, sigaction 函数是符合 POSIX 标准的,而 signal 只是 ANSI C 定义的函数。
除了上面的区别外, sigaction 提供了更多的功能。比如它可以处理带参数的信号,在信号处理的时
候,可以屏蔽其它信号等等。我们通过 man 2 sigaction 来查看手册:

下面给出一个程序来说明 sigaction() 函数的使用,程序注册了信号 SIGINT 和 SIGTSTP . 需要注意
的一点是 sa_mask 被设置为 SIGINT ,它表示当执行信号处理函数的时候,阻塞信 SIGINT 信号。我
在 handler 函数加入了一打印未决信号的功能,以验证执行到 handler 的时候发送 SIGINT 是被阻
塞住的。

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
void handler(int sig) {
if (sig == SIGTSTP)
printf("hello SIGTSTP\n");
if (sig == SIGINT)
printf("hello SIGINT\n");
sleep(5);
sigset_t st;
sigpending(&st);
printsigset(&st);
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
struct sigaction act, oldact;
act.sa_handler = handler; // 设置普通信号处理函数
// 向 sa_mask 中添加 SIGINT
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaddset(&act.sa_mask, SIGINT);
act.sa_flags = 0; // 先置 0
sigaction(SIGTSTP, &act, &oldact);
sigaction(SIGINT, &act, &oldact);
while(1) {
write(STDOUT_FILENO, ".", 1);
pause();
}
return 0;
}

 

 

 

 

 

    1. 当程序运行的时候, Ctrl+C 进入 handler ,然后立即 Ctrl+Z 发现 handler 还未执行完就被
      SIGTSTP 打断.
    2. 当程序运行的时候, Ctrl+Z 进入 handler ,然后立即 Ctrl+C 发现并不会被 SIGINT 打断,这是因
      为该 handler 注册的时候被设置了 SA_MASK = SIGINT 。最后 handler 结束的时候打印了未决信号
      集,发现里头有 SIGINT 。所以 handler 结束后,又去继续对 SIGINT 进行处理。

 

 

 

posted @ 2021-06-10 23:51  18043117-龙涛  阅读(19)  评论(0编辑  收藏  举报