信号是由用户、系统或者进程发送给目标进程的信息，以通知目标进程某个状态的改变或系统异常。Linux信号可由如下条件产生：

• 对于前台进程，用户可以输入特殊的终端字符来给它发送信号，如 ctrl+c
• 系统异常。如浮点异常和非法内存访问
• 系统状态变化。如 alarm 定时器到期引起的 SIGALRM 信号
• 运行 kill 命令或者 kill 函数

Linux信号概述

发送信号

一个进程给其他进程发送信号的API是kill函数

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
//该函数成功时返回0，失败是返回-1并设置errno

pid参数含义

• pid > 0：信号发送给PID为pid的进程
• pid = 0：信号发送给本进程组内的其他进程
• pid = -1：信号发送给出了init进程外的所有进程，但需要对目标进程有发送权限
• pid < -1：发送给组IP为-pid的进程组中的所有成员

linux定义信号值sig都大于0，如果取0，则kill函数不发送任何信号

信号处理函数

目标进程在收到信号时，需要定义一个接收函数来处理之。信号处理函数的原型如下：

#include <signal.h>
typedef void (* _sighandler_t)( int );

信号处理函数只带一个整形参数，该参数用来指示信号类型。信号处理函数应该是可重入的，否则很容易引发一些竞态条件，所以在信号处理函数中严禁调用一些不安全的函数。

除了用户自定义信号处理函数外，bits/signum.h文件中还定义了两种其他处理方式——SIG_IGN和SIG_DFL:

#include <bits/signum.h>
#define SIG_DFL ((_sighandler_t)0)
#define SIG_IGN((_sighandler_t) 1)

SIG_IGN表示忽略目标信号，SIG_DFL表示使用信号的默认处理方式。信号的默认处理方式有如下几种：结束进程（Term）、忽略信号（Ign）、结束进程并生成核心转储文件（Core）、暂停进程（Stop）,以及继续进程（Cont）。

linux信号

Linux的可用信号都定义在bits/signum.h头文件中，其中包括标准信号和POSIX实时信号。
见书

中断系统调用

• 如果程序在执行处于阻塞的系统调用时接收到信号，并且为该信号设置了信号处理函数，则默认情况下系统调用将中断，并且errno被设置为EINTR。

• 可以使用sigaction函数为信号设置SA_RESTART标志以自动重启被信号中断的系统调用。

• 对于默认行为是暂停进程的信号（比如SIGSTOP、SIGTTIN），如果我们没有为它们设置信号处理函数，则它们也可以中断某些系统调用，linux独有

信号函数

signal系统调用

可以是使用signal系统调用为一个信号设置处理函数。

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);
//sig参数指出要捕捉的信号类型
//_handler参数是_sighandler_t类型的函数指针，用于指定信号sig的处理函数//signal函数成功时返回一个函数指针，该函数指针的类型也是_sighandler_t。这个返回值是前一次调用signal函数时传入的函数指针，或者是信号sig对应的默认处理函数指针SIG_DEF（如果是第一次调用signal的话）
//signal系统调用出错时返回SIG_ERR，并设置errno

sigaction系统调用

设置信号处理函数的更健壮的接口是如下的系统调用：

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const structsigaction *act, struct sigaction *oldact);
//signum参数之处要捕捉的信号类型
//act参数指定新的信号处理方式
//oldact参数则输出信号先前的处理方式（如果不为NULL的话）

act和oact都是sigaction结构体类型的指针，sigaction结构体描述了信号处理的细节，其定义如下：

struct sigaction {void     (*sa_handler)(int);void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);sigset_t   sa_mask;int        sa_flags;void     (*sa_restorer)(void);};
//sa_handler成员指定信号处理函数
//sa_mask成员设置进程的信号掩码（确切地说是在进程原有信号掩码的基础上增加信号掩码），以指定哪些信号不能发送给本进程,sa_mask是信号机sigset_t类型，该类型指定一组信号
//sa_flag成员用于设置程序收到信号时的行为
//sa_restorer成员已经过时，不在使用

信号集

信号集函数

Linux使用数据结构sigset_t来表示一组信号，其定义如下：

#include <bits/sigset.h>
#define _SIGSET_NWORDS(1024 / (8 * sizeof(unsigned long int)))
typedef struct
{unsignedlong int __val[_SIGSET_NWORDS];
}__sigset_t;

由定义可见，sigset_t实际上是一个长整型数组，数组的每个元素的每个位表示一个信号。这种定义方式和文件描述符集fd_set类似。Linux提供了如下一组函数来设置、修改、删除和查询信号集：

#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);                  //清空信号集
int sigfillset(sigset_t *set);                   //在信号集中设置所有信号
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);        //将信号signum添加到set信号集中
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);        //删除信号
int sigismember(const sigset_t *set, intsignum); //测试信号是否在信号集中

进程信号掩码

子进程将继承父进程的信号掩码。我们可以用sigaction结构体中的sa_mask成员来设置进程的 信号掩码。此外，一下函数也可以用于设置或查看进程的信号掩码:

#include<signal.h>
intsigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
//sigprocmask成功返回0，失败返回-1并设置errno
//_set参数指定新的信号掩码
//_oset参数则输出原来的信号掩码（如果不为NULL的话）

如果_set参数不为NULL，则_how参数指定设置进程信号掩码的方式，其可选值如下表所示：

$\_how参数$

• SIG_BLOCK：新的进程掩码是当前值和set指定信号集的并集
• SIG_UNBLOCK：当前值和~set信号集的交际，因此set指定的信号将不被屏蔽
• SIG_SETMASK：直接设置为set，如果set为NULL，则进程信号掩码不变，此时我们仍然可以利用oldset参数获得进程当前的信号掩码。

被挂起的信号

设置进程掩码后，被屏蔽的信号将不能被进程接收。如果给进程发送一个被屏蔽的信号，则操作系统将该信号设置为进程的一个被挂起的信号。如果我们取消对被挂起信号的屏蔽，则它能立即被进程接收到。如下函数可以获得当前被挂起的信号集：

#include<signal.h>
intsigpending(sigset_t *set);

set参数用于保存被挂起的信号集。显然，进程即使多次接收到同一个被挂起的信号，sigpending函数也只能反映一次。并且，当我们使用sigprocmask使被挂起的信号不被屏蔽时，该信号的处理函数也只能被触发一次。

统一事件源

信号是一种异步事件：信号处理函数和程序的主循环是两条不同的执行路线。很显然，信号处理函数需要尽可能地执行完毕，以确保该信号不被屏蔽（为了一些竞态条件，信号在处理期间，系统不会再触发它）太久。一种典型的解决方案是:把信号的主要逻辑放到程序的主循环中，当信号处理函数被触发时，它只是简单的通知主循环程序接收信号，并把信号值传递给主循环，主循环再根据被接收到的信号值执行目标信号的逻辑代码。信号处理函数通常用使用管道来将信号“传递“给主循环：信号处理函数往管道的写端写入信号值，主循环则从管道的独断读出该信号值，这里主循环可以用I/O复用系统监听管道的读端文件描述符上的刻度事件。如此一来，信号事件就能和其他I/O事件一样被处理，即统一事件源。

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <pthread.h>#define MAX_EVENT_NUMBER 1024
static int pipefd[2];int setnonblocking( int fd )
{int old_option = fcntl( fd, F_GETFL );int new_option = old_option | O_NONBLOCK;fcntl( fd, F_SETFL, new_option );return old_option;
}void addfd( int epollfd, int fd )
{epoll_event event;event.data.fd = fd;event.events = EPOLLIN | EPOLLET;epoll_ctl( epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event );setnonblocking( fd );
}void sig_handler( int sig )
{int save_errno = errno;int msg = sig;send( pipefd[1], ( char* )&msg, 1, 0 );errno = save_errno;
}void addsig( int sig )
{struct sigaction sa;memset( &sa, '\0', sizeof( sa ) );sa.sa_handler = sig_handler;sa.sa_flags |= SA_RESTART;sigfillset( &sa.sa_mask );assert( sigaction( sig, &sa, NULL ) != -1 );
}int main( int argc, char* argv[] )
{if( argc <= 2 ){printf( "usage: %s ip_address port_number\n", basename( argv[0] ) );return 1;}const char* ip = argv[1];int port = atoi( argv[2] );int ret = 0;struct sockaddr_in address;bzero( &address, sizeof( address ) );address.sin_family = AF_INET;inet_pton( AF_INET, ip, &address.sin_addr );address.sin_port = htons( port );int listenfd = socket( PF_INET, SOCK_STREAM, 0 );assert( listenfd >= 0 );//int nReuseAddr = 1;//setsockopt( listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &nReuseAddr, sizeof( nReuseAddr ) );ret = bind( listenfd, ( struct sockaddr* )&address, sizeof( address ) );if( ret == -1 ){printf( "errno is %d\n", errno );return 1;}//assert( ret != -1 );ret = listen( listenfd, 5 );assert( ret != -1 );epoll_event events[ MAX_EVENT_NUMBER ];int epollfd = epoll_create( 5 );assert( epollfd != -1 );addfd( epollfd, listenfd );ret = socketpair( PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, pipefd );assert( ret != -1 );setnonblocking( pipefd[1] );addfd( epollfd, pipefd[0] );// add all the interesting signals hereaddsig( SIGHUP );addsig( SIGCHLD );addsig( SIGTERM );addsig( SIGINT );bool stop_server = false;while( !stop_server ){int number = epoll_wait( epollfd, events, MAX_EVENT_NUMBER, -1 );if ( ( number < 0 ) && ( errno != EINTR ) ){printf( "epoll failure\n" );break;}for ( int i = 0; i < number; i++ ){int sockfd = events[i].data.fd;if( sockfd == listenfd ){struct sockaddr_in client_address;socklen_t client_addrlength = sizeof( client_address );int connfd = accept( listenfd, ( struct sockaddr* )&client_address, &client_addrlength );addfd( epollfd, connfd );}else if( ( sockfd == pipefd[0] ) && ( events[i].events & EPOLLIN ) ){int sig;char signals[1024];ret = recv( pipefd[0], signals, sizeof( signals ), 0 );if( ret == -1 ){continue;}else if( ret == 0 ){continue;}else{for( int i = 0; i < ret; ++i ){//printf( "I caugh the signal %d\n", signals[i] );switch( signals[i] ){case SIGCHLD:case SIGHUP:{continue;}case SIGTERM:case SIGINT:{stop_server = true;}}}}}else{}}}printf( "close fds\n" );close( listenfd );close( pipefd[1] );close( pipefd[0] );return 0;
}