linux通信机制signal()函数详解

  我们来谈一谈signal()函数的作用。

  linux系统提供了signal()和sigaction()两个函数来改变对于信号的处理方法。其中signal()是一个基于sigaction()系统调用的glibc库函数，其行为在不同的linux操作系统存在差异，对于可移植性有要求的程序不能使用signal()函数。

1.什么是信号？

  信号(signal)是一种进程间通信机制，它给应用程序提供一种异步的软件中断，使应用程序有机会接受其他程序活终端发送的命令(即信号)。应用程序收到信号后，有三种处理方式：忽略，默认，或捕捉。进程收到一个信号后，会检查对该信号的处理机制。如果是SIG_IGN，就忽略该信号；如果是SIG_DFT，则会采用系统默认的处理动作，通常是终止进程或忽略该信号；如果给该信号指定了一个处理函数(捕捉)，则会中断当前进程正在执行的任务，转而去执行该信号的处理函数，返回后再继续执行被中断的任务。

  信号的本质是异步。异步一这个词，听着高端大气上档次，又让人云山雾绕，其则不然。其实我们想想，我们这个世界是异步的，每个人干事儿，并不总是A->B->C->D这种。比如我在网上买了东西，我其实并不知道快递几时能到。我可能在公司里面，在喝水，在回邮件，在查bug，在写代码，突然收到了快递小哥的电话，注意这就是信号的delivery。由于快递的到来，我不得不停下我手头的活儿，去签收快递。这就是传说中的典型的异步。我不知道快递小哥几时给我电话，但是我收到电话就去签收，这是我的信号处理函数。更高级一点，如果我在参加重要的会议，我可能需要屏蔽快递小哥的电话（假如我知道其电话），这已经是linux下信号的高级应用(sigprocmask)了。
    信号是一种机制，是在软件层次对中断机制的一种模拟，内核让某进程意识到某特殊事情发生了。强迫进程去执行相应的信号处理函数。至于信号的来源可能来自硬件如按下键盘或者硬件故障（如ctrl+c发送SIGINT），可能来自其他进程（kill，sigqueue），可能来自自己进程（raise）。 
    信号的本质是一种进程间的通信，一个进程可以向另一个进程发送信号。

2.函数原型

在signal.h头文件中，它的声明如下：

#include <signal.h>
void (*signal(int sig_num, void (*handler)(int))(int);

成功则返回该信号以前的处理配置, 出错则返回SIG_ERR.

让我们一步步地从外向内去理解：

前面说到，signal函数返回值是函数指针，这个指针指向的函数名如下：

    void (*fp) (int)      //pointer to a function 

对应到上面的函数原型，这里的 fp 相当于

  signal (int sig_num, void (*handler)(int))  

如此一来，函数就易于理解地多了。

这里面的机制是这样的，内外有两层函数。内层是void(*handle)(int)  signal(int sig_num,void(*handler)(int)),也就是说signal函数接收了一个函数指针作为参数，又把这个函数作为了返回值，传给fp,fp再去调用这个函数。

这个函数有两个参数，第一个参数sig_num指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。第二个参数，是一个无返回值、接受一个int形参的函数指针。函数的第二个参数可以有三种选择，第一种是我们自己定义的信号处理函数，第二种是传入SIG_DFL 表示将之前signal所改变的信号处理方式还原，第三种是传入SIG_IGN，表示处理方式为忽略该信号，内核会直接将信号丢弃，不会传递到进程。

signal函数的返回值同样是一个无返回值、接受一个int形参的函数指针。当signal()函数成功执行时，返回值是执行signal函数之前的sig信号的处理函数的指针，如果失败，则返回SIG_ERR（-1）。

3.参数详解

以下是参数sig_num

这些都是定义好的宏，有的时候也会用数字做参数：

SIGHUP 1 A 终端挂起或者控制进程终止

SIGINT 2 A 键盘中断（如break键被按下）

SIGQUIT 3 C 键盘的退出键被按下

SIGILL 4 C 非法指令

SIGABRT 6 C 由abort(3)发出的退出指令

SIGFPE 8 C 浮点异常

SIGKILL 9 AEF Kill信号

SIGSEGV 11 C 无效的内存引用

SIGPIPE 13 A 管道破裂: 写一个没有读端口的管道

SIGALRM 14 A 由alarm(2)发出的信号

SIGTERM 15 A 终止信号

SIGUSR1 30,10,16 A 用户自定义信号1

SIGUSR2 31,12,17 A 用户自定义信号2

SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号

SIGCONT 19,18,25 进程继续（曾被停止的进程）

SIGSTOP 17,19,23 DEF 终止进程

SIGTSTP 18,20,24 D 控制终端（tty）上按下停止键

SIGTTIN 21,21,26 D 后台进程企图从控制终端读

SIGTTOU 22,22,27 D 后台进程企图从控制终端写