一 信號的基本概念
信號機制是進程間相互傳遞消息的一種方法，信號全稱軟中斷信號，也有人稱作軟中斷，從它的命名可以看出，它的使用很像中斷，所以，信號是進程控制的一部分。
（1）進程之間可以通過系統調用kill發送軟中斷信號
（2）內核也可以因爲內部事件而給進程發送信號，通知進程發生了某個事件。
注：信號指示通知給進程發生了什麼事，並不給進程傳遞數據。
爲了理解信號，我們從熟悉的場景說起
用戶輸入指令，在shell下啓動一個前臺進程。
用戶按下Ctrl+C,此時硬盤驅動產生一箇中斷給Linux內核。
如果cpu當前正在執行這個進程的代碼，則該進程的用戶空間暫停執行，CPU從用戶態切換到內核態處理硬件中斷。
終端驅動程序將Ctrl+C解釋成一個SIGINT信號，記在該進程的PCB中（也可以說發送一個SIGINT信號給該進程）
當某個信號從內核返回到該用戶空間代碼繼續執行之前，首先處理PCB中（也可以說發送一個SIGINT信號給該進程）
kill -l 命令可查看系統定義的信號列表
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信號產生的條件主要有：
1.用戶在終端下按下某些鍵時，終端驅動程序會發送信號給前臺進程，例如Ctrl+C產生SIGINT信號，Ctrl+\產生SIGQUIT信號，Ctrl+Z產生SIGSTOP信號（可使前臺進程終止）
2.硬件異常產生信號，這些條件由硬件檢測並通知內核，然後內核向當前進程發送適當的信號，例如當前進程執行了除以0的指令，CPU運算單元會產生異常，內核將這個異常解釋爲SIGFPE信號發送給該進程，再比如當前進程訪問了非法內存地址，MMU會產生異常，內核將這個異常解釋爲SIGSEGV信號發送給該進程。
3.一個進程調用kill(2)函數可以發送信號給另一個進程，可以用kill(1)給某個進程，kill(1)也是調用kill(2)函數實現的，如果不明確指定信號則發送SIGTERM信號，該信號默認處理動作是終止進程。當內核檢測到某種軟件條件發生時也可以通過信號通知進程，例如鬧鐘超時產生SIGALRM信號，向讀端已關閉的管道寫數據時產生SIGPIPE信號。如果不想按默認動作處理信號，用戶進程可以調用sigaction(2)函數告訴進程應該如何處理某種信號。
可選的信號處理有一下三個動作：
忽略此信號
執行信號的默認處理動作
提供一個信號處理函數，要求內核在處理該信號時切換到用戶態執行這個處理函數，這種方式稱爲捕捉一個信號。
產生信號的方式：
通過終端鍵產生信號（Ctrl+C等）
調用系統函數向進程發信號
由軟件條件產生信號（如鬧鐘alarm函數）
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
調用alarm函數可以設定一個鬧鐘，也就是告訴內核在second秒之後給當前進程發送SIGALARM信號，該信號默認處理動作是終止當前進程，這個函數返回值是0或者是以前鬧鐘時間還餘下的秒數。
二 阻塞信號
信號在內核中的表示
信號產生有各種原因，而實際信號的處理動作稱爲信號的遞達（Delivery）,信號從產生到遞達之間的狀態，稱爲信號未決（Pending）。進程可以選擇阻塞（Block）某個信號，被阻塞的信號產生時將保持在未決狀態，直到進程解除對此信號的阻塞才執行遞達動作，注意：阻塞和忽略是不同的，只要信號被阻塞就不會被遞達，而忽略是遞達之後可選的一種處理動作。
每個信號都有兩個標誌位分別表示阻塞和未決，還有一個函數指針表示處理動作，信號產生時，內核在進程控制塊中設置信號未決標誌，直到信號遞達才處理這個標誌。
SIGHUP信號未阻塞也未產生過，當它遞達是才默認處理動作。
SIGINT信號產生過，但正在被阻塞，所以暫時不能遞達，雖然它的處理動作是忽略的，但沒有接觸阻塞之前不能忽略這個信號，因爲進程仍有機會改變處理動作之後再解除阻塞。
SIGQUIT信號未產生過，一旦產生SIGQUIT信號將被阻塞，它的處理動作是用戶自定義函數sighandler。
如果進程在解除對某信號的阻塞之前這種信號產生過多次，將如何處理？
允許系統遞送信號一次或多次，Linux是這樣實現的：常規信號在遞送之前產生只計一次，而實時信號在遞送之前產生多次可依次放在隊列裏。
從上圖看來，每個信號只有一個bit的未決標誌，非0即1，不記錄信號產生了多少次，阻塞標誌也是這樣表示的。因此未決和阻塞標誌可用相同的數據類型sigset_t來存儲，sigset_t稱爲信號集，這個類型可以表示每個信號“有效”或“無效”狀態。信號阻塞集也叫作當前進程的信號屏蔽字（Signal Mask）.
#include<stdio.h>
#include<signal.h>
void catch()
{}
int my_sleep(int timeout)
{
signal(SIGALRM,catch);
alarm(timeout);
pause();
int ret = alarm(0);
signal(SIGALRM,SIG_DFL);
return ret;
}
int main()
{
while(1)
{
printf("testing...\n");
my_sleep(1);
}
return 0;
}
設置一個鬧鐘，使得每一秒輸出一次。
現在重新審視“mysleep”程序,設想這樣的時序:
1. 註冊SIGALRM信號的處理函數。
2. 調用alarm(nsecs)設定鬧鐘。
3. 內核調度優先級更高的進程取代當前進程執行,並且優先級更高的進程有很多個,每個
都要 執行很長時間
4. nsecs秒鐘之後鬧鐘超時了,內核發送SIGALRM信號給這個進程,處於未決狀態。
5. 優先級更高的進程執行完了,內核要調度回這個進程執行。SIGALRM信號遞達,執行處
理函 數sig_alrm之後再次進入內核。
6. 返回這個進程的主控制流程,alarm(nsecs)返回,調用pause()掛起等待。
7. 可是SIGALRM信號已經處理完了,還等待什麼呢?
出現這個問題的根本原因是系統運行的時序(Timing)並不像我們寫程序時所設想的那樣。
雖然alarm(nsecs)緊接着的下一行就是pause(),但是無法保證pause()一定會在調用
alarm(nsecs)之 後的nsecs秒之內被調用。由於異步事件在任何時候都有可能發生(這裏
的異步事件指出現更高優 先級的進程),如果我們寫程序時考慮不周密,就可能由於時序問題
而導致錯誤,這叫做競態條件 (Race Condition)。
如何解決上述問題呢?讀者可能會想到,在調用pause之前屏蔽SIGALRM信號使它不能提前遞
達就可 以了。看看以下方法可行嗎?
屏蔽SIGALRM信號;
2. alarm(nsecs)；
3. 解除對SIGALRM信號的屏蔽；
4. pause();從解除信號屏蔽到調用pause之間存在間隙,SIGALRM仍有可能在這個間隙遞達。要消除這
個間隙, 我們把解除屏蔽移到pause後面可以嗎?
1. 屏蔽SIGALRM信號;
2. alarm(nsecs);
3. pause();
4. 解除對SIGALRM信號的屏蔽;
這樣更不行了,還沒有解除屏蔽就調用pause,pause根本不可能等到SIGALRM信號。要是
“解除信號屏蔽”和“掛起等待信號”這兩步能合併成一個原子操作就好了,這正是sigsuspend
函數的功 能。sigsuspend包含了pause的掛起等待功能,同時解決了競態條件的問題,在對
時序要求嚴格的場合下都應該調用sigsuspend而不是pause。
三 信號捕捉
測試31種信號哪種可以捕捉?哪種不能捕捉？
如果信號的處理動作是用戶自定義函數，在信號遞達時就調用這個函數，這稱爲捕捉信號。由於信號處理函數的代碼是在用戶空間的，處理過程比較複雜，舉例如下：
用戶程序註冊了SIGQUIT信號的處理函數sighandler。
2. 當前正在執行main函數,這時發生中斷或異常切換到內核態。
3. 在中斷處理完畢後要返回用戶態的main函數之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。
4. 內核決定返回用戶態後不是恢復main函數的上下文繼續執行,而是執行sighandler函
數,sighandler和main函數使用不同的堆棧空間,它們之間不存在調用和被調用的關係,
是 兩個獨立的控制流程。
5. sighandler函數返回後自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核態。
6. 如果沒有新的信號要遞達,這次再返回用戶態就是恢復main函數的上下文繼續執行了。
程序：
#include<stdio.h>
#include<signal.h>
void header(int sig)
{
printf("catch %d sig\n",sig);
}
int main()
{
int i =1;
for(i=10;i<=31;++i)
{
signal(i,header);
while(1)
{
printf("testing...");
sleep(1);
kill(getpid(),i);
break;
}
}
return 0;
}
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用到的幾個函數：
int pause(void)
pause函數使進程掛起，直到有信號遞達，如果信號處理動作是終止進程，則進程終止,pause函數沒有機會返回，如果信號處理動作是忽略，則進程繼續掛起，pause不返回，如果信號處理動作是捕捉，則
調用信號處理函數之後，pause返回-1.
signal(參數1，參數2)
例如：signal(SIGALARM,SIG_DFL) 指對某信號採用默認處理方式。
unsigned int alarm(unsigned int seconds)
調用alarm函數可以設定一個鬧鐘,也就是告訴內核在seconds秒之後給當前進程發SIGALRM信號, 該信號的默認處理動作是終止當前進程。