21. Обработка Сигнала

Сигнал - программное прерывание процесса. Операционная система использует сигналы, чтобы сообщить исключительные ситуации выполняемой программе. Некоторые сигналы сообщают об ошибках типа ссылок к недопустимым адресам памяти; другие сообщают асинхронные события, типа разъединения телефонной линии.

Библиотека GNU C определяет ряд типов сигналов, каждый для конкретного вида события. Некоторые виды событий делают нецелесообразным или невозможным обычное продолжение программы, и соответствующие сигналы обычно прерывают программу. Другие виды сигналов сообщают о безобидных событиях, и игнорируются по умолчанию.

Если Вы ожидаете событие, которое вызывает сигналы, Вы можете определить функцию-обработчик и сообщить операционной системе, чтобы она выполнила ее, когда придет заданный тип сигнала.

В заключение нужно сказать, что один процесс может посылать сигнал другому процессу; это позволяет родительскому процессу прерывать дочерние, или сообщаться и синхронизироваться двум связанным процессам.

21.1 Базисные Понятия Сигналов

Этот раздел объясняет базисные понятия того, как сгенерированы сигналы, что случается после получения сигнала, и как программы могут обрабатывать сигналы.

Некоторые виды Сигналов

Сигнал сообщает об исключительном событии. Вот - некоторые из событий, которые могут вызывать (или генерировать) сигнал:

• Ошибка в программе типа деления на нуль или выдачой адреса вне допустимого промежутка.
• Запрос пользователя, чтобы прерывать или завершить программу.

• Окончание дочернего процесса.
• Окончание ожидания таймера или будильника.
• Обращение "уничтожить процесс" из другого (или из этого) процесса. Сигналы - ограниченная но полезная форма межпроцессорной связи.

Каждый из этих видов событий (за исключением явных обращений, чтобы уничтожать и вызывать) генерирует собственный вид сигнала. Различные виды сигналов перечислены и описываются подробно в Разделе 21.2 [Стандартные Сигналы].

Понятия Порождения Сигналов

Вообще, события, которые генерируют сигналы, относятся к трем главным категориям: ошибки, внешние события, и явные запросы.

Ошибки означают, что программа сделала кое-что недопустимое и не может продолжать выполнение. Но не все виды ошибок генерируют сигналы фактически, как раз наоборот. Например, открытие несуществующего файла - ошибка, но она не вызывает сигнал; взамен, open возвращает -1. Вообще, ошибки, которые обязательно связаны с некоторыми библиотечными функциями, сообщаются возвратом значения, которое указывает ошибку. Ошибки, которые вызывают сигналы могут случаться где-нибудь в программе, а не только в вызовах из библиотек. Они включают деление на нуль и недопустимые адреса памяти.

Явный запрос означает использование библиотечной функции типа kill, чья цель - специально генерировать сигнал.

Сигналы могут быть сгенерированы синхронно или асинхронно. Синхронный сигнал относится к специфическому действию в программе, и вызывается (если не блокирован) в течение этого действия.

Асинхронные сигналы сгенерированы снаружи при контроле над процессом, который получает их. Эти сигналы занимают непредсказуемое время в течение выполнения. Внешние события генерируют сигналы асинхронно, и так делают явные запросы, которые обращаются к некоторому другому процессу.

Данный тип сигнала является обычно синхронным или асинхронным. Например, сигналы для ошибок обычно синхронны. Но любой тип сигнала может быть сгенерирован синхронно или асинхронно с явным запросом.

Как Передаются Сигналы

Когда сигнал сгенерирован, он откладывается. Обычно он задерживается на короткий период времени и потом передаеся процессу. Однако, если этот вид сигнала в настоящее время блокирован, он может оставаться отложенным, пока сигнал этого вида не откроют. Если только он откроется, он будет передан немедленно. См. Раздел 21.7 [Блокированные Сигналы].

Когда сигнал - передан, или сразу же или после задержки, выполняется заданное действие для этого сигнала. Для некоторых сигналов, типа SIGKILL и SIGSTOP, действие фиксировано, но для большинства сигналов, программа имеет выбор: игнорировать сигнал, определить функцию обработчика, или принять заданное по умолчанию действие для этого вида сигнала. Программа определяет свой выбор используя функции типа signal или sigaction (см. Раздел 21.3 [Действия Сигнала]). Мы иногда говорим, что обработчик захватывает сигнал. В то время как обработчик выполняется, этот специфический сигнал обычно блокируется.

Если заданное действие для вида сигнала - игнорировать его, то любой такой сигнал, будет отброшен немедленно. Это случается, даже если сигнал также блокирован в это время. Сигнал, отброшенный таким образом, передан не будет никогда, даже если программа впоследствии определяет другое действие для этого вида сигнала и откроет его.

Если прибывает сигнал, который программа не обрабатывает, и не игнорирует, происходит заданное по умолчанию действие. Каждый вид сигнала имеет собственное заданное по умолчанию действие, зарегистрированное ниже (см. Раздел 21.2 [Стандартные Сигналы]). Для большинства видов сигналов, заданное по умолчанию действие должно завершить процесс. Для некоторых видов сигналов, которые представляют "безобидные" события, заданное по умолчанию действие должны не делать ничего.

Когда сигнал завершает процесс, родительский процесс может определять причину окончания, исследуя код состояния окончания, сообщенный wait или waitpid функциями. (Это обсуждено более подробно в Разделе 23.6 [Завершение Процесса].) информация, которую он может получать, включает предложение, что окончание было из-за сигнала, и вида включаемого сигнала. Если программа, которую Вы выполняете из оболочки, завершена сигналом, оболочка обычно печатает некоторое сообщение об ошибках.

Сигналы, которые обычно представляют ошибки в программе, имеют специальную особенность: когда один из этих сигналов завершает процесс, он также формирует дамп core-файла, в который записывает состояние процесса во время окончания. Вы можете исследовать core­ файл отладчиком, чтобы исследовать то, что вызвало ошибку.

Если Вы вызываете сигнал "ошибки в программе" явным запросом, и он завершает процесс, он сделает core-файл, точно как если бы сигнал был непосредственно благодаря ошибке.

21.2 Стандартные Сигналы

Этот раздел перечисляет имена для различных стандартных видов сигналов и описывает какое событие, которое они означают. Каждое имя сигнала - макрокоманда, которая замещает положительное целое число - число сигнала для этого вида сигнала. Ваши программы никогда не должны делать предположения относительно числового кода для специфического вида сигнала, а обращаться к ним всегда именами, определенными здесь. Потому что число для данного вида сигнала может изменяться от системы до системы, но значения имен стандартизированы и довольно однородны.

Имена сигналов определены в заглавном файле " signal.h ".

int NSIG (макрос)

Сигналы Ошибки в программе

Следующие сигналы сгенерированы, когда операционной системой или компьютером непосредственно обнаружена серьезная ошибка в программе. Вообще, все эти сигналы - индикации, что ваша программа прервана некоторым способом, и не имеется обычно никакого способа продолжить вычисление, которое столкнулось с ошибкой.

Некоторые программы обрабатывают сигналы, возникающие при ошибке в программе, чтобы закончиться логически перед завершением. Обработчик должен завершить работу, определяя заданное по умолчанию действие для сигнала, который случался; это заставит программу завершаться с этим сигналом, как будто без обработчика. (См. Раздел 21.4.2 [Окончание Обработчика].)

Окончание - результат ошибки в программе в большинстве программ. Однако, системы программирования типа Лиспа, могут затем возвратить управление к уровню команды.

Заданное по умолчанию действие для всех этих сигналов должно заставить процесс завершиться. Если Вы блокируете или игнорируете эти сигналы или устанавливаете обработчики для них, которые просто возвращаются, ваша программа возможно пострадает, если сигналы не сгенерированы raise или kill вместо реальной ошибки.

Когда один из этих сигналов об ошибке в программе завершает процесс, он также формирует core-файл, который записывает состояние процесса во время окончания. Файл называется " core " и записан в текущий каталог процесса. (В системе GNU, Вы можете определять имя файла для дампов переменной среды COREFILE.)

Цель core-файлов - чтобы Вы могли исследовать их отладчиком, чтобы найти то, что вызвало ошибку.

int SIGFPE (макрос)

FPE_INTOVF_TRAP

FPE_INTDIV_TRAP

FPE_SUBRNG_TRAP

FPE_FLTOVF_TRAP

FPE_FLTDIV_TRAP

FPE_FLTUND_TRAP

FPE_DECOVF_TRAP

int SIGILL (макрос)

int SIGSEGV (макрос)

int SIGBUS (макрос)

Имя этого сигнала - сокращение для " ошибка шины ".

int SIGABRT (макрос)

Сигналы Завершения

Эти сигналы используются, чтобы сообщить, что процесс завершился. Они имеют различные имена, потому что они используются для немного различных целей, и программы могли бы хотеть обрабатывать их по-разному.

Причина обработки этих сигналов - обычно то, что ваша программа должна выполнить некоторые действия перед фактическим завершением. Например, Вы могли бы хотеть сохранять информацию о состоянии, удалить временные файлы, или восстанавливать предыдущие режимы терминала. Такой обработчик должен закончиться определением заданного по умолчанию действия для сигнала, см. раздел 21.4.2 [Окончание Обработчика].) (Очевидное) заданное по умолчанию действие для всех этих сигналов должно заставить процесс завершаться.

int SIGHUP (макрос)

Этот сигнал также используется, чтобы сообщить окончание процесса управления на терминале; это окончание действительно разъединяет все процессы в сеансе с терминалом управления. Для подробной информации см. раздел 22.3.5 [Внутренняя организация Окончания].

int SIGINT (макрос)

int SIGQUIT (макрос)

См. Раздел 21.2.1 [Сигналы Ошибки в программе], для уточнения инфрмации относительно core-файлов. См. Раздел 12.4.9 [Специальные Символы], для уточнения инфрмации относительно поддержки драйвера терминала.

int SIGTERM (макрос)

Команда оболочки kill генерирует SIGTERM по умолчанию.

int SIGKILL (макрос)

Этот сигнал сгенерирован только явным запросом. Так как он не может быть обработан, Вы должны генерировать его только после попытки применения менее сильнодействующего лекарственного средства типа C-c или SIGTERM.

Фактически, если SIGKILL будет не в состоянии завершать процесс, то это ошибка операционной системы, которую Вы должны сообщить.

Сигнализация

Эти сигналы используются, чтобы указать окончание времени таймеров. См. Раздел 17.3 [Установка Сигнализаци], для уточнения информации относительно функций, которые заставляют эти сигналы быть посланными.

Заданное по умолчанию поведение для этих сигналов должно вызвать окончание программы. Это значение по умолчанию не очень полезно; но большинство способов использования этих сигналов требовало бы функций обработчика в любом случае.

int SIGALRM (макрос)

Он используется функцией alarm, например.

int SIGVTALRM (макрос)

int SIGPROF (макрос)

Асинхронные Сигналы ввода - вывода

Сигналы, перечисленные в этом разделе используются вместе с асинхронными средствами ввода - вывода. Вы должны явно вызвать fcntl, чтобы дать возможность специфическому описателю файла генерировать эти сигналы (см. Раздел 8.12 [Прерывания Ввода]). Заданное по умолчанию действие для этих сигналов - игнорировать их.

int SIGIO (макрос)

В большинстве операционных систем, мониторы и сокеты ­ единственые виды файлов, которые могут генерировать SIGIO; другие виды, включая обычные файлы, никогда не генерируют SIGIO, даже если Вы спрашиваете их.

int SIGURG (макрос)

Сигналы Управления заданиями

Эти сигналы используются, чтобы поддерживать управление заданиями. Если ваша система не поддерживает управление заданиями, то эти макрокоманды, определены, но сигналы непосредственно не могут быть вызваны или обрабатываться.

Вы должны вообще оставить эти сигналы, если Вы действительно не понимаете, как управление заданиями работает. См. Главу 24 [Управление заданиями].

int SIGCHLD (макрос)

Заданное по умолчанию действие для этого сигнала - игнорировать это. Если Вы устанавливаете обработчик для этого сигнала, в то время как имеются дочерние процессы, которые завершились, но не сообщили об их состоянии через wait или waitpid (см. Раздел 23.6 [Завершение Процесса]), то применяется ли ваш обработчик к этим процессам или нет зависит от специфической операционной системы.

int SIGCONT (макрос)

Большинство программ не имеет никакой причины обработать SIGCONT; они просто продолжают выполнение без информации, что они когда-либо останавливались. Вы можете использовать обработчик для SIGCONT, чтобы заставить программу сделать нечто специальное, когда она остановлена и продолжиться; например, перепечатывать подсказку, когда она приостановлена при ожидании ввода.

int SIGSTOP (макрос)

int SIGTSTP (макрос)

Ваша программа должна обработать этот сигнал, если Вы имеете специальную потребность оставить файлы или таблицы системы в безопасном состоянии, при остановке процесса. Например, программы, которые выключают отображение на экране, должны обработать SIGTSTP, так чтобы они могли направлять отображение обратно на экран перед остановкой.

Этот сигнал сгенерирован, когда пользователь печатает символ SUSP (обычно C-z). Для получения более подробной информации, см. Раздел 12.4.9 [Специальные Символы].

int SIGTTIN (макрос)

int SIGTTOU (макрос)

В то время когда процесс приостановлен, сигналы не могут быть переданы ему, за исключением сигналов SIGKILL и (очевидно) SIGCONT. Сигнал SIGKILL всегда вызывает окончание процесса и не может быть блокирован или игнорироваться. Вы можете блокировать или игнорировать SIGCONT, но он всегда заставляет процесс быть продолженным во всяком случае, если он остановлен. Посылка сигнала SIGCONT на процесс заставляет любые отложенные сигналы останова для этого процесса быть отброшенными. Аналогично, любая задержка SIGCONT сигнала для процесса отброшена, когда он получает сигнал останова.

Разнообразные Сигналы

Эти сигналы используются, чтобы сообщить некоторые другие условия. Заданное по умолчанию действие для всех из них должно заставить процесс завершиться.

int SIGPIPE (макрос)

Водопроводы и FIFO обсуждены более подробно в Главе 10 [Водопроводы и FIFO].

Другая причина SIGPIPE - когда Вы пробуете выводить на сокет, который не соединен. См. Раздел 11.8.5.1 [Посылка Данных].

int SIGUSR1 (макрос) int SIGUSR2 (макрос)

Они полезны для межпроцессорной связи. Так как эти сигналы обычно фатальны, Вы должны написать обработчик сигнала для них в программе, которая получает сигнал.

Имеется пример, показывающий использование SIGUSR1 и SIGUSR2 в Разделе 21.6.2 [Передача сигналов Другому Процессу].

Нестандартные Сигналы

Специфические операционные системы поддерживают дополнительные сигналы, не перечисленные выше. Стандарт ANSI C резервирует все идентификаторы, начинающиеся с " SIG " сопровождаемые символом верхнего регистра для имен сигналов. Вам нужно смотреть документацию или заголовочные файлами для вашей конкретной операционной системы и типа процессора, чтобы выяснить какие сигналы поддерживаются.

Например, некоторые системы особо поддерживают сигналы, которые соответствуют аппаратным средствам. Некоторые другие виды сигналов используются, чтобы выполнить ограничения времени CPU или использования файловой системы, для асинхронных изменений конфигурации терминала, и т.п.. Системы могут также определять имена сигналов, которые являются побочными результатами исследований для стандартных имен сигналов.

Заданное по умолчанию действие (или действие, установленное оболочкой) для определенных реализацией сигналов обычно приемлемо. Фактически, обычно не стоит игнорировать или блокировать сигналы, о которых Вы не знаете, или пробовать устанавливать обработчик для сигналов, чьи значения Вы не понимаете.

Вот нгекоторые сигналы, которые обычно используются в операционных системах:

SIGCLD Устаревшее имя для SIGCHLD. SIGTRAP Сгенерированный командой breakpoint машины. Используется отладчиками. Заданное по умолчанию действие должно формировать core-файл. SIGIOT Сгенерированный PDP-11 "iot" командой; эквивалент SIGABRT. Заданное по умолчанию действие должно формировать core­файл. SIGEMT Ловушка эмулятора; следует из некоторых невыполненных команд. Это - сигнал ошибки в программе. SIGSYS Ошибочный системный вызов; то есть команда системного вызова была выполнена, но код системного вызова недопустим. Это - сигнал ошибки в программе. SIGPOLL Это - имя сигнала System V, более или менее подобное SIGIO. SIGXCPU Превышение ограничения времени CPU. Заданное по умолчанию действие - окончание программы. SIGXFSZ Файлом превышено ограничение размера. Заданное по умолчанию действие - окончание программы. SIGWINCH Изменение размера окна. Он генерируется на некоторых системах, когда размер текущего окна на экране изменен. Заданное по умолчанию действие - игнорировать это.

Сообщения Сигнала

Мы упомянули выше, что оболочка печатает сообщение, описывающее сигнал, который завершил дочерний процесс. Простой способ печатать сообщение, описывающее сигнал состоит в том, чтобы использовать функции strsignal и psignal. Эти функции используют номер сигнала, чтобы определить, какой вид сигнала описывать. Номер сигнала может исходить из состояния окончания дочернего процесса (см. Раздел 23.6 [Завершение Процесса]) или он может исходить из обработчика сигнала на том же самом процессе.

char * strsignal (int signum) (функция)

Эта функция - расширение GNU, объявленное в заглавном файле "string.h".

void psignal (int signum, const char *message)

Если Вы вызываете psignal с сообщением, которое является или пустым указателем или пустой строкой, psignal печатает сообщение, соответствующее сигналу, добавляя конечный символ перевода строки.

Если Вы обеспечиваете непустой аргумент сообщения, то psignal предворяет вывод этой строкой. Она добавляет двоеточие и пробел, чтобы отделить сообщение от строки, соответствующей сигналу.

Эта функция - возможность BSD, объявленная в заглавном файле "stdio.h ".

Имеется также массив sys_siglist, который содержит сообщения для различных кодов сигнала. Этот массив существует в системах BSD, в отличие от strsignal.

21.3 Определение Действий Сигнала

Самый простой способ изменить действие для сигнала состоит в том, чтобы использовать функцию signal. Вы можете определять встроенное действие (типа игнорировать сигнал), или Вы можете устанавливать обработчик.

Библиотека GNU также осуществляет более универсальное средство sigaction. Этот раздел описывает эти средства и дает предложения, когда их использовать.

Основная Обработка сигналов

Функция signal обеспечивает простой интерфейс для установки действия для специфического сигнала.

Функция и связанные макрокоманды объявлены в заголовочном файле "signal.h ".

sighandler_t (тип данных)

void handler (int signum) { . . . }

Функция signal устанавливает action как действие для сигнала signum.

Первый аргумент, signum, идентифицирует сигнал, чьим поведением Вы хотите управлять, и должен быть номером сигнала. Соответствующий способ определять номер сигнала - одним из символических имен сигналов, описанных в Разделе 21.2 [Стандартные Сигналы] не используют явное число, потому что числовой код для данного вида сигнала может измениться от операционной системы к операционной системе.

Второй аргумент, action, определяет действие используемое для сигнала signum. Оно может быть одно из следующих: SIG_DFL определяет заданное по умолчанию действие для специфического сигнала. Заданные по умолчанию действия для различных видов сигналов установлены в Разделе 21.2 [Стандартные Сигналы].

SIG_IGN определяет, что сигнал должен игнорироваться.

Ваша программа вообще не должна игнорировать сигналы, которые представляют серьезные события, или обычно используется, чтобы запросить окончание. Вы не можете игнорировать SIGKILL или SIGSTOP вообще. Вы можете игнорировать сигналы ошибки в программе подобно SIGSEGV, но игнорирование ошибки не будет давать возможность программе продолжить осмысленное выполнение. Игнорирование запросов пользователя типа SIGINT, SIGQUIT, и SIGTSTP некультурно!!.

Когда Вы не желаете, чтобы сигналы были передан в некоторую части программы, нужно блокировать их, а не игнорировать. См. Раздел 21.7 [Блокированные Сигналы]. handler обеспечивает адрес функции обработчика в вашей программе, выполнение этого обработчика определяется как способ передать сигнал.

Для получения более подробной информации относительно функции­ обработчика сигнала, см. Раздел 21.4 [Определение Обработчиков].

Функция signal возвращает action, который был задан для указанного signum. Вы можете сохранять это значение и восстанавливать его позже, вызывая signal снова.

Если signal не может выполнить запрос, она возвращает SIG_ERR. Следующие errno условия ошибки определены для этой функции:

EINVAL

Вы определили недопустимый signum; или Вы пробовали игнорировать или обеспечивать обработчик для SIGKILL или SIGSTOP.

#include <signal.h> void termination_handler (int signum) { struct temp_file *p; for (p = temp_file_list; p; p = p->next) unlink (p->name); } int main (void) { . . . if (signal (SIGINT, termination_handler) == SIG_IGN) signal (SIGINT, SIG_IGN); if (signal (SIGHUP, termination_handler) == SIG_IGN) signal (SIGHUP, SIG_IGN); if (signal (SIGTERM, termination_handler) == SIG_IGN) signal (SIGTERM, SIG_IGN); . . . }

Мы не обрабатываем SIGQUIT или сигналы ошибки в программе в этом примере, потому что они разработаны, чтобы обеспечить информацию для отладки (core-файл), и временные файлы могут давать полезную информацию.

sighandler_t ssignal (int signum, sighandler_t action) (функция)

sighandler_t SIG_ERR (макрос)

Сложная Обработка Сигнала

Функция sigaction имеет тот же самый основной эффект как signal: определять, как сигнал должен быть обработан процессом. Однако, sigaction предлагает большое количество управления, за счет большего количества сложности. В частности sigaction позволяет Вам определять дополнительные флаги, чтобы управлять тем, когда генерируется сигнал и как вызывается обработчик.

Функция sigaction объявлена в "signal.h".

struct sigaction (тип данных)

sighandler_t sa_handler

sigset_t sa_mask

int sa_flags

int sigaction (int signum, const struct sigaction *action, struct sigaction *old_action)

Возвращаемое значение от sigaction - нуль, если она преуспевает, и -1 при отказе. Следующие errno условия ошибки определены для этой функции:

EINVAL

аргумент signum не допустим, или Вы пробуете обрабатывать или игнорировать SIGKILL или SIGSTOP.

Взаимодействие signal и sigaction

Возможно использовать signal и sigaction внутри одной программы, но Вы должны быть внимательным, потому что они могут взаимодействовать немного странными способами.

Функция sigaction определяет более подробную информацию, чем функция signal, так что возвращаемое значение из signal не может выражать все возможности sigaction. Следовательно, если Вы используете signal, чтобы сохранить и позже восстанавливать действие, она может быть не способна восстановить правильно обработчик, который был установлен с sigaction.

Чтобы избежать проблем всегда используйте sigaction, чтобы сохранить и восстановить обработчик, если ваша программа использует sigaction вообще. Так как sigaction более общая, она может правильно сохранять и восстанавливать любое действие, независимо от того, было ли оно установлено первоначально с signal или sigaction.

Если Вы устанавливаете действие с signal, а потом исследуете его sigaction, адрес обработчика, который Вы получаете, может быть не такой же как тот, что Вы определили с signal. Он так же не может использоваться как аргумент action в signal. Но Вы можете полагаться на использование его как аргумента sigaction.

Так что лучше отказаться от использования того и другого механизма последовательно внутри однй программы.

Примечание о переносимости: общая функция сигнала - возможность ANSI C, в то время как sigaction - часть POSIX.1 стандарта. Если Вы беспокоитесь относительно переносимости на не-posix системы, то Вы должены использовать функцию signal.

Пример Функции sigaction

В Разделе 21.3.1 [Общая Обработка сигнала], мы привели пример установки простого обработчика для сигналов окончания, используя signal. Вот эквивалентный пример, использующий sigaction:

#include <signal.h> void termination_handler (int signum) { struct temp_file *p; for (p = temp_file_list; p; p = p->next) unlink (p->name); } int main (void) { . . . struct sigaction new_action, old_action; new_action.sa_handler = termination_handler; sigemptyset (&new_action.sa_mask); new_action.sa_flags = 0; sigaction (SIGINT, NULL, &old_action); if (old_action.sa_handler != SIG_IGN) sigaction (SIGINT, &new_action, NULL); sigaction (SIGHUP, NULL, &old_action); if (old_action.sa_handler != SIG_IGN) sigaction (SIGHUP, &new_action, NULL); sigaction (SIGTERM, NULL, &old_action); if (old_action.sa_handler != SIG_IGN) sigaction (SIGTERM, &new_action, NULL); . . . }

В примере, использующем signal, мы старались избегать обрабатывать предварительно установленные сигналы. Здесь мы можем мгновенно избегать изменять обработчик сигнала, используя возможность sigaction, которая позволяет исследовать текущее действие без определения нового.

Вот другой пример. Он отыскивает информацию относительно текущего действия для SIGINT без замены этого действия.

struct sigaction query_action; if (sigaction (SIGINT, NULL, &query_action) < 0) /* sigaction возвращает -1 в случае ошибки. */ else if (query_action.sa_handler == SIG_DFL) /* SIGINT обработан заданным по умолчанию, фатальным способом. */ else if (query_action.sa_handler == SIG_IGN) / * SIGINT игнорируется. * / else /* Определенный программистом обработчик сигнала. */

Флаги для sigaction

элемент структуры sa_flags - sigaction определяет специальные возможности. В большинстве случаев, SA_RESTART - хорошее значение, чтобы использовать для этого поля.

Значение sa_flags интерпретируется как битовая маска. Таким образом, Вы должны выбрать флаги, которые Вы хотите установить, сделать операцию OR для этих флагов, и сохранить результат в sa_flags элементе вашей структуры sigaction.

Каждый номер сигнала имеет собственный набор флагов. Каждое обращение к sigaction воздействует на один номер сигнала, и флаги, которые Вы определяете, применяются только к этому специфическому сигналу.

В библиотеке GNU C, установка обработчика сигнала обнуляет все флаги, кроме SA_RESTART, чье значение зависит от установок, которые Вы сделали в siginterrupt. См. Раздел 21.5 [Прерванные Примитивы].

Эти макрокоманды определены в заголовочном файле " signal.h ".

int SA_NOCLDSTOP (макрос)

При установке этого флага для сигнала отличного от SIGCHLD не имеет никакого эффекта.

int SA_ONSTACK (макрос)

int SA_RESTART (макрос)

Выбор управляется SA_RESTART флагом для конкретного вида сигнала, который был передан. Если флаг установлен, по возвращении из обработчика продолжается библиотечная функция. Если флаг не установлен, происходит сбой функции. См. Раздел 21.5 [Прерванные Примитивы].

Начальные Действия Сигнала

После создания, новый процесс (см. Раздел 23.4 [Создание Процесса]) наследует обработку сигналов из родительского процесса. Однако, когда Вы загружаете новый образ процесса, используя функцию exec (см. Раздел 23.5 [Выполнение Файла] ) обработчики любых сигналов возвращаются к SIG_DFL. Конечно, новая программа может устанавливать собственные обработчики.

Когда программа выполняется оболочкой, оболочка обычно устанавливает начальные действия для дочернего процесса как SIG_DFL или SIG_IGN, соответственно.

Вот пример того, как устанавливать обработчик для SIGHUP, но если SIGHUP в настоящее время не игнорируется:

. . . struct sigaction temp; sigaction (SIGHUP, NULL, &temp); if (temp.sa_handler != SIG_IGN) { temp.sa_handler = handle_sighup; sigemptyset (&temp.sa_mask); sigaction (SIGHUP, &temp, NULL); }

21.4 Определение Обработчиков Сигнала

Этот раздел описывает, как написать функцию обработчика сигнала, которая может быть установлена функциями sigaction или signal.

Обработчик сигнала - функция, которую Вы компилируете вместе с остальной частью программы. Вместо непосредственно вызова функции, Вы используете signal или sigaction, чтобы сообщить, чтобы операционная система вызвала ее, когда приходит сигнал. Это называется установкой обработчика. См. Раздел 21.3 [Действия Сигнала].

Имеются две cтратегии, которые Вы можете использовать в функциях обработчика сигнала:

• Вы можете иметь функцию обработчика, которая отмечает, что сигнал пришел, в некоторых глобальных структурах данных, и нормально возвращается.
• Вы можете иметь функцию обработчика, которая завершают программу или передает управление к отметке, где программа может избавиться от ситуации, которая вызвала сигнал.

Обработчики Сигнала, которые Возвращаются

Обработчики, которые возвращаются обычно используются для сигналов типа SIGALRM и ввода-вывода и межпроцессорных сигналов связи. Но обработчик для SIGINT может также возвращаться после установки флага, который сообщает, чтобы программа завершилась в удобное время.

Небезопасно возвращаться из обработчика при сигнале ошибки в программе, потому что поведение программы, когда функция обработчика возвращается, не определено после ошибки в программе. См. Раздел 21.2.1 [Сигналы Ошибки в программе].

Обработчики, которые возвращаются, должны изменять некоторую глобальную переменную, чтобы иметь какой-нибудь эффект.

Обычно, эта переменная исследуется периодически программой. Тип данных должен быть sig_atomic_t по причинам, описанным в Разделе 21.4.7 [Быстрый Доступ к данным].

Вот простой пример такой программы. Она выполняет тело цикла, пока она не отметит, что сигнал SIGALRM прибыл.

#include <signal.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> volatile sig_atomic_t keep_going = 1; void catch_alarm (int sig) { keep_going = 0; signal (sig, catch_alarm); } void do_stuff (void) { puts ("Doing stuff while waiting for alarm...."); } int main (void) { signal (SIGALRM, catch_alarm); alarm (2); while (keep_going) do_stuff (); return EXIT_SUCCESS; }

Обработчики, которые Завершают Процесс

Функции-Обработчики, которые завершают программу, обычно используются, чтобы вызвать организованную очистку от сигналов ошибки в программе и интерактивных прерываний.

Самый чистый способ для обработчика завершить процесс состоит в том, чтобы вызвать тот же самый сигнал, который активизировал обработчик. Вот, как сделать это:

volatile sig_atomic_t fatal_error_in_progress = 0; void fatal_error_signal (int sig) { if (fatal_error_in_progress) raise (sig); fatal_error_in_progress = 1; / * Теперь делаем очищающие действия: - установка режимов терминала - уничтожение дочерних процессов - удаление временных файлов * / . . . raise (sig); }

Нелокальная Передача Управления в Обработчиках

Вы можете делать нелокальную передачу управления вне обработчика сигнала, используя setjmp и longjmp средства (см. Главу 20 [Нелокальные Выходы]).

Когда обработчик делает нелокальную передачу управления, часть программы, которая выполнялась, не будет продолжаться. Если эта часть программы была в процессе изменения важной структуры данных, структура данных останется несогласованной. Так как программа не завершается, несогласованность должна быть отмечена позже.

Имеются два способа избежать этой проблемы. Первый - блокировать сигнал для частей программы, которые изменяют важные структуры данных. Блокирование сигнала задерживает выдачу, пока он не открыт, как только критическое изменение закончено. См. Раздел 21.7 [Блокированные Сигналы].

Иначе, нужно повторно инициализировать определяющие структуры данных в обработчике сигнала, или сделать их значения непротиворечивыми.

Вот довольно схематический пример, показывающий переинициализацию одной глобальной переменной.

#include <signal.h> #include <setjmp.h> jmp_buf return_to_top_level; volatile sig_atomic_t waiting_for_input; void handle_sigint (int signum) { waiting_for_input = 0; longjmp (return_to_top_level, 1); } int main (void) { . . . signal (SIGINT, sigint_handler); . . . while (1) { prepare_for_command (); if (setjmp (return_to_top_level) == 0) read_and_execute_command (); } } char * read_data () { if (input_from_terminal) { waiting_for_input = 1; . . . waiting_for_input = 0; } else { . . . } }

Прибытие Сигналов во Время Выполнения Обработчика

Что случается, если другой сигнал приходит, когда выполняется ваша функция обработчика сигнала?

Когда вызывается обработчик для конкретного сигнала, этот сигнал обычно блокируется, пока обработчик не возвращается. Это означает что, если два сигнала того же самого вида приходят через очень короткий интервал времени, второй будет приостановлен, пока первый не будет обработан. (Обработчик может явно открыть сигнал, используя sigprocmask, если Вы хотите позволить прибывать большему количеству сигналов этого типа; см. Раздел 21.7.3 [Маска Сигнала Процесса].)

Однако, ваш обработчик может все еще прерываться получением другого вида сигнала. Чтобы избежать этого, Вы можете использовать sa_mask - элемент структуры action, передаваемой sigaction, чтобы явно определить, какие сигналы должны быть блокированы в то время как обработчик сигнала выполняется. См. Раздел 21.7.5 [Блокирование для Обработчика].

Примечание о переносимости: Всегда используйте sigaction, чтобы установить обработчик для сигнала, который Вы ожидаете получать асинхронно, если Вы хотите, чтобы ваша программа работала правильно на System V Unix.

Близкие (по времени) Сигналы Обьединяются в Один

Если несколько сигналов того же самого типа переданы вашему процессу прежде, чем ваш обработчик сигнала может быть вызван вообще, то обработчик может вызываться только один раз, как будто только одиночный сигнал прибыл. В результате сигналы обьединяются в один. Эта ситуация может возникать, когда сигнал блокирован, или в многопроцессорной среде, где система - занята выполнением некоторых других процессов, в то время как сигналы - передан. Это означает, например, что Вы не можете надежно использовать обработчик сигнала, чтобы считать сигналы. Единственное, что Вы можете сделать ­ узнать, прибыл ли по крайней мере один сигнал начиная с данного времени.

Вот пример обработчика для SIGCHLD, который компенсирует предложение, что число полученных сигналов не может равняться числу дочерних процессов, генерируя их. Он подразумевает, что программа следит за всеми дочерними процессами цепочкой структур следующим образом:

struct process { struct process *next; int pid; int input_descriptor; int status; }; struct process *process_list;

int process_status_change;

void sigchld_handler (int signo) { int old_errno = errno; while (1) { register int pid; int w; struct process *p; do { errno = 0; pid = waitpid (WAIT_ANY, &w, WNOHANG | WUNTRACED); } while (pid <= 0 && errno == EINTR); if (pid <= 0) { errno = old_errno; return; } for (p = process_list; p; p = p->next) if (p->pid == pid) { p->status = w; p->have_status = 1; if (WIFSIGNALED (w) || WIFEXITED (w)) if (p->input_descriptor) FD_CLR (p->input_descriptor, &input_wait_mask); ++process_status_change; } } }

if (process_status_change) { struct process *p; process_status_change = 0; for (p = process_list; p; p = p->next) if (p->have_status) { ... Исследуют p->status ... } }

Цикл, который проверяет состояние процесса избегает исследовать p->status, пока он не видит, что состояние было законно сохранено. Он должен удостовериться, что status не может изменяться в середине доступа к нему. Как только p->have_status установлен, это означает что дочерний процесс остановлен или завершен, и в любом случае он не может останавливаться или завершаться снова. См. Раздел 21.4.7.3 [Быстрое Использование], для получения более подробной информации относительно копирования с прерываниями во время доступов к переменной.

Вот, таким образом Вы можете проверять, выполнился ли обработчик начиная с последней проверки.

Эта методика использует счетчик, который никогда не изменяется снаружи обработчика. Вместо того, чтобы очищать счетчик, программа помнит предыдущее значение, и видит, изменилось ли оно начиная с предыдущей проверки. Преимущество этого метода - в том, что различные части программы могут проверять независимо, каждая часть проверяет имелся ли сигнал начиная с последней проверки в этой части.

sig_atomic_t process_status_change; sig_atomic_t last_process_status_change; . . . { sig_atomic_t prev=last_process_status_change; last_process_status_change = process_status_change; if (last_process_status_change != prev) { struct process *p; for (p = process_list; p; p = p->next) if (p->have_status) { ... Проверка p->status ... } } }

Обработка Сигнала и Неповторно используемые Функции

Функции-Обработчики обычно делают не очень много. Самый лучший обработчик - который не делает ничего, но устанавливает внешнюю переменную, которую программа проверяет регулярно, и оставляет всю серьезную работу программе. Это самое лучшее, потому что обработчик может вызываться асинхронно, в непредсказуемое время, возможно в середине системного вызова, или даже между началом и концом оператора Cи, который требует выполнения многократных команд. Изменяемые структуры данных могут быть в несогласованном состоянии, когда вызывается функция обработчика. Даже копирование одной int переменной в другую занимает две команды на большинстве машин.

Это означает, что Вы должны быть очень осторожын относительно того, что Вы делаете в обработчике сигнала.

• Если ваш обработчик должен обратиться к некоторым глобальным переменным вашей программы, объявляйте эти переменные независимо. Это сообщает компилятору, что значение переменной может изменяться асинхронно, и запрещает некоторые оптимизации.
• Если Вы вызываете функцию в обработчике, удостоверьтесь, что она повторно используема относительно сигналов, и еще удостоверьтесь, что сигнал не может прервать обращение к зависимой функции. Функция не может повторно использоваться, если она использует память, которая не на стеке.
• Если функция использует статическую переменную или глобальную переменную, или динамически размещенный объект, который она устанавливает для себя, то она - неповторно используемая и любые два обращения к функции могут смешиваться. Например, предположите, что обработчик сигнала использует gethostbyname. Эта функция возвращает значение в статическом объекте, многократно используя тот же самый объект каждый раз. Если сигнал прибывает в течение обращения в gethostbyname, или даже после него (в то время как программа все еще использует значение), то он затрет значение еще не прочитанное программой. Однако, если программа не использует gethostbyname или любую другую функцию, которая возвращает информацию в том же самом объекте, или если она всегда блокирует сигналы вокруг каждого использования, то Вы в безопасности. Имеется большое количество библиотечных функций возвращающих значения в фиксированном объекте, всегда многократно используя тот же самый объект в этом режиме, и все из них вызывают ту же самую проблему. Описание функции в этом руководстве всегда упоминает это поведение.
• Если функция использует и изменяет объект, который Вы обеспечиваете, то она неповторно используема; два обращения могут смешиваться, если они используют тот же самый объект. Этот случай возникает, когда Вы делаете ввод - вывод, используя потоки. Предположите, что обработчик сигнала печатает сообщение с fprintf. Предположите, что программа была в середине обращения к fprintf, используя некоторый поток, когда был получен сигнал. И сообщение обработчика сигнала и данные программы могут быть разрушены, потому что оба обращения функционируют на том же самом потоке непосредственно. Однако, если Вы знаете, что поток используемый обработчиком не может использоваться программой одновременно, когда прибывают сигналы, то все хорошо. Это не проблема, если программа использует какой-нибудь другой поток.
• На большинстве систем, malloc и free неповторно используемы, потому что они используют статическую структуру данных, которая хранит сведения о свободных блоках. В результате, все библиотечные функции, которые резервируют или освобождают память, не повторно используемы, включая функции, которые резервируют место, чтобы сохранить результат. Самый лучший способ избегать потребности зарезервировать память - зарезервировать заранее пространство для обработчиков сигнала. Самый лучший способ избегать освобождения памяти в обработчике ­ отмечать или запоминать объекты, которые будут освобождены, и иметь возможность проверять в программе время от времени, ждет ли что-нибудь, чтобы его освобождили. Но это должно быть выполнено аккуратно, т.к. размещение объекта в цепочке - не быстрая операция, и если оно прервано другим обработчиком сигнала, который делает ту же самую вещь, Вы можете "потерять" один из объектов. В системе GNU, malloc и free безопасны для использования в обработчиках сигнала, потому что они блокируют сигналы. В результате, библиотечные функции, которые резервируют пространство для результата также безопасны в обработчиках сигналов. Obstack функции резервирования безопасны, если Вы не используете тот же самый obstack, и внутри и вне обработчика сигнала. Функции резервирования настройки (см. Раздел 3.6 [Настройка Программы распределения]) конечно не безопасны, для использования в обработчике сигнала.
• Любая функция, которая изменяет errno, неповторно используема, но Вы можете исправить это: в обработчике, сохраните первоначальное значение errno, и восстановите его перед возвращением. Это предотвращает смешивание ошибок, которые происходят внутри обработчика сигнала, с ошибками из системных вызовов в точке прерывания программы, чтобы выполнить обработчик. Эта методика вообще применима; если Вы хотите вызвать обработчик, который изменяет специфический объект в памяти, Вы можете делать его безопасным, сохраняя и восстанавливая этот объект.
• Просто чтение из объекта памяти безопасно, если Вы можете иметь дело с любым из значений, которые могли бы появляться в объекте одновременно, когда сигнал может быть получен. Имейте в виду, что доступ к некоторым типам данных требует больше чем одну команду, это означает что обработчик может выполняться "в середине" доступа к переменной. См. Раздел 21.4.7 [Быстрый Доступ к данным].
• Просто запиись в объект памяти безопасна, если только внезапное изменение значения, в любое время, когда обработчик мог бы выполняться, не будет нарушать чего-нибудь.

Быстрый Доступ к данным и Обработка Сигнала

Для любого вида данных в вашем приложении, Вы должны быть внимательны к тому, что доступ к одиночному элементу данных не обязательно быстрый. Это означает, что это может занимать больше чем одну команду. В таких случаях, обработчик сигнала может выполняться в середине чтения или запииси объекта.

Имеются три способа, при помощи которых Вы можете справляться с этой проблемой. Вы можете использовать типы данных, к которым всегда обращаются быстро; Вы можете тщательно упорядочивать их, так что ничего неблагоприятного не случается, если доступ прерван, или Вы можете блокировать все сигналы вокруг любого доступа, который лучше не прерывать (см. Раздел 21.7 [Блокированные Сигналы]).

Проблемы с Немгновенным Доступом

Вот пример, который показывает то, что может случиться, если обработчик сигнала выполняется в середине изменения переменной. (Прерывание чтения переменной может также привести к парадоксальным результатам, но здесь мы показываем только запиись.)

#include <signal.h> #include <stdio.h> struct two_words { int a, b; } memory; void handler(int signum) { printf ("%d,%d\n", memory.a, memory.b); alarm (1); } int main (void) { static struct two_words zeros = {0,0}, ones = {1,1}; signal (SIGALRM, handler); memory = zeros; alarm (1); while (1) { memory = zeros; memory = ones; } }

Ясно, эта программа может печатать пару нулей или пару едениц. Но это - не все что она может делать! На большинстве машин сохранение нового значения в памяти занимает несколько команд, и значение сохраняется по одному слову. Если сигнал передан между этими командами, обработчик, может находить, что memory.a - нуль, а memory.b - один (или наоборот).

На некоторых машинах может быть возможно сохранить новое значение в памяти только одной командой, которая не может быть прервана. На этих машинах, обработчик будет всегда печатать два нуля или две еденицы.

Типы Данных, к которым Быстрый Доступ

Чтобы избегать неопределенности относительно прерывания доступа к переменной, Вы можете использовать специфический тип данных, для которого доступ является всегда быстрым: sig_atomic_t. При чтении и запииси этого типа данных, как гарантируется, выполняется одиночная команда, так что не имеется никакого способа для обработчика, чтобы выполниться "в середине " доступа.

Тип sig_atomic_t - всегда целочисленный тип данных, но сколько битов он содержит, может изменяться от машины до машины.

sig_atomic_t

Практически, Вы можете считать, что int и другие целочисленные типы не большие, чем int - быстрые.

Вы можете также считать, что к типам pointer быстрый доступ; это очень удобно. Оба этих утверждения верны для всех машин, которые поддерживает библиотека GNU C, и на всех системах POSIX, о которых мы знаем.

Быстрое Использование Шаблонов

Некоторые шаблоны доступа избегают любой проблемы, даже если доступ прерван. Например, флаг, который установлен обработчиком, и проверяется и очищается программой main время от времени, всегда безопасен, даже если доступ к нему фактически требует двух команд. Чтобы показать, что это так, мы должны рассмотреть каждый доступ, который мог быть прерван, и показывать, что не имеется никакой проблемы, если он прерван.

Прерывание в середине тестирования флага безопасно, потому что либо он распознан отличным от нуля, тогда точное значение не важно, либо он будет отличным от нуля, в следующий раз.

Прерывание в середине очистки флага не проблема, потому что либо программа записывает нуль, если сигнал входит прежде, чем флаг очищен, либо обрабтчик заканчивается, и последующие события происходят при флаге отличном от нуля.

Если код обрабатывает оба этих случая правильно, то он может также обрабатывать сигнал в середине очистки флага.

Иногда Вы можете обеспечивать непрерывный доступ к одному объекту, защищая его использование другим объектом, возможно тем, чей тип гарантирует быстроту. См. Раздел 21.4.5 [Обьединенные Сигналы].

21.5 Примитивы, прерванные Сигналами

Сигнал может прибывать и обрабатываться, в то время как примитив ввода - вывода типа open или read ждет устройство ввода - вывода. Если обработчик сигнала возвращается, система задает вопрос: что должно случиться затем?

POSIX определяет один подход: делайте примитивный сбой сразу же. Код ошибки для этого вида отказа - EINTR. Это гибко, но обычно неудобно. Обычно, приложения POSIX, которые используют обработчики сигнала, должны проверить EINTR после каждой библиотечной функции, которая может возвращать его, чтобы пытаться обратиться снова. Часто программисты забывают это проверять, что является общим источником ошибок.

Библиотека GNU обеспечивает удобный способ повторить обращение после временного отказа макрокомандой TEMP_FAILURE_RETRY:

TEMP_FAILURE_RETRY (expression) (макрос)

Значение, возвращенное TEMP_FAILURE_RETRY - любое произведенное выражением значение.

BSD избегает EINTR полностью и обеспечивает более удобный подход: перезапускать прерванный примитив. Если Вы выбираете этот подход, Вы не нуждаетесь в EINTR.

Вы можете выбирать любой подход в библиотеке GNU. Если Вы используете sigaction, чтобы установить обработчик сигнала, Вы можете определять, как этот обработчик должен вести себя. Если Вы определяете SA_RESTART флаг, после возврата из этого обработчика продолжится примитив; иначе, возврат из этого обработчика вызовет EINTR. См. Раздел 21.3.5 [Флаги для Sigaction].

Другой способ определять выбор - siginterrupt функцией. См. Раздел 21.9.1 [POSIX против BSD].

Когда Вы не определяете с sigaction или siginterrupt, что специфический обработчик должен делать, он использует заданный по умолчанию выбор. Заданный по умолчанию выбор в библиотеке GNU зависит от возможностей макрокоманд, которые Вы определили. Если Вы определяете _BSD_SOURCE или _GNU_SOURCE перед вызовом сигнала, значение по умолчанию - продолжить примитивы; иначе, значение по умолчанию должно делать сбой с EINTR. (Библиотека содержит альтернативные версии функции signal, и макрокоманды возможностей определяют, которую Вы действительно вызываете.) См. Раздел 1.3.4 [Макрокоманды Возможностей].

Примитивы, на которые воздействует это: close, fcntl (операция F_SETLK), open, read, recv, recvfrom, select, send, sendto, tcdrain, waitpid, wait, и write.

Имеется одна ситуация, где возобновление никогда не случается, независимо от того, какой выбор Вы делаете: когда функция преобразования типа например read или write прервана сигналом после пересылки части данных. В этом случае, функция возвращает число байтов, уже перемещенных, указывая частичный успех.

Это может вызвать ненадежное поведение на устройствах для записи (включая датаграммный сокет; см. Раздел 11.9 [Датаграммы]), при разбивании одного чтения или записи на два чтения или две записи для двух единиц. Фактически, не имеется никакой проблемы, потому что прерывание после частичной передачи не может случаться на таких устройствах; они всегда передают всю запись в одном пакете, без ожидания, если только передача данных началась.

21.6 Сигналы Производства

Кроме сигналов, которые сгенерированы в результате аппаратной проверки или прерывания, ваша программа может явно посылать сигналы себе или другому процессу.

Передача Сигналов Самому себе

Процесс может посылать себе сигнал функцией raise. Эта функция объявлена в "signal.h".

int raise (int signum)

int gsignal (int signum)

Удобное использование raise - воспроизвести заданное по умолчанию поведение сигнала, который Вы обработали. Например, предположите, что пользователь вашей программы печатает символ SUSP (обычно C-z; см. Раздел 12.4.9 [Специальные Символы]) чтобы послать интерактивный сигнал останова (SIGTSTP), и Вы хотите очистить некоторые внутренние буфера данных перед остановкой. Вы можете сделать это примерно так:

#include <signal.h> void tstp_handler (int sig) { signal (SIGTSTP, SIG_DFL); . . . raise (SIGTSTP); } void cont_handler (int sig) { signal (SIGCONT, cont_handler); signal (SIGTSTP, tstp_handler); } int main (void) { signal (SIGCONT, cont_handler); signal (SIGTSTP, tstp_handler); . . . }

Передача сигналов Другому Процессу

Функция kill может использоваться, чтобы послать сигнал другому процессу. Несмотря на имя, она может использоваться для множества вещей отличных от завершения процесса. Вот некоторые примеры ситуаций, где Вы могли бы хотеть посылать сигналы между процессами:

• Родительский процесс назначает дочернему выполнять задачу, возможно имеющую бесконечный цикл, и завершает дочерний процесс, когда задача больше ненужна.
• Процесс выполняется как часть группы, и должен завершать или информировать другие процессы в группе, когда ошибка или другое событие происходит.
• Два процесса должны синхронизироваться при работе вместе.

int kill (pid_t pid, int signum) (функция)

Pid > 0

Процесс, чей идентификатор - pid.

Pid == 0

Все процессы в той же самой группе что и отправитель. Отправитель непосредственно не получает сигнал.

Pid < -1

Группа процесса, чей идентификатор есть -pid.

Pid == -1

Если процесс привилегирован, посылает сигнал всем процессам, кроме некоторых специальных процессов системы. Иначе, посылает сигнал всем процессам с тем же самым эффективным ID пользователя.

kill (getpid (), signum).

Возвращаемое значение из kill - нуль, если сигнал может быть послан успешно. Иначе, никакой сигнал не послан, и возвращается значение -1. Если pid определяет посылку сигнала отдельным процессам, kill успешно завершается, если он может посылать сигнал по крайней мере одному из них. Не имеется никакого способа, которым Вы можете узнать, который из процессов получил сигнал или что все они получили его.

Следующие errno условия ошибки определены для этой функции:

EINVAL

аргумент signum - недопустимое или неподдерживаемое число.

EPERM

Вы не имеете привилегий, чтобы послать сигнал процессу или любому из процессов в группе процесса, именованной pid.

ESCRH

id аргумент не относится к существующему процессу или группе.

int killpg (int pgid, int signum) (функция)

Как простой пример kill, обращение kill (getpid (), sig) имеет тот же самый эффект как raise (sig).

Права для использования kill

Имеются ограничения, которые запрещают Вам использовать kill, чтобы послать сигнал любому процессу.

Они предназначены, чтобы предотвратить антиобщественное поведение типа произвольного уничтожения процессов, принадлежащих другому пользователю. Обычно, kill используется, чтобы передать сигналы между родителем и дочерним процессами, или процессами братьями, и в этих ситуациях Вы обычно имеете право послать сигнал. Единственное общее исключение - когда Вы выполняете программу setuid на дочернем процессе; если программа изменяет реальный UID также как эффективный UID, Вы не можете иметь право, чтобы послать сигнал. Программа su делает это.

Имеет ли процесс право, чтобы послать сигнал другому процессу, определяется пользовательскими ID этих двух процессов. Это понятие обсуждено подробно в Разделе 25.2 [Владелец Процесса].

Вообще, чтобы можно было посылать сигнал другому процессу, посылающий процесс должен принадлежать привилегированному пользователю (подобно " root "), или реальный, или эффективный пользовательский ID процесса посылки должен соответствовать реальному, или эффективному пользовательскому ID процесса получения. В некоторых реализациях, родительский процесс способен послать сигнал дочернему процессу, даже если пользовательские ID не соответствуют. Другие реализации, могут предписывать другие ограничения.

Сигнал SIGCONT - частный случай. Он может быть послан, если отправитель - часть того же самого сеанса что и получатель, независимо от пользовательских ID.

Использование kill для Связи

Вот более длинный пример, показывающий, как сигналы могут использоваться для межпроцессорной связи. Это то, для чего предусмотрены сигналы SIGUSR1 и SIGUSR2. Так как эти сигналы фатальны по умолчанию, процесс, который, как предполагается, получает их, должен обрабатывать их через signal или sigaction.

В этом примере, родительского процесс порождает дочерний процесс и ждет пока дочерний завершит инициализацию. Дочерний процесс сообщает родителю, когда он готов, посылая ему сигнал SIGUSR1, используя функцию kill.

#include <signal.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> volatile sig_atomic_t usr_interrupt = 0; void synch_signal (int sig) { usr_interrupt = 1; } /* Дочерний процесс выполняет эту функцию. */ void child_function (void) { printf ("I'm here!!! My pid is %d.\n", (int) getpid ()); kill (getppid (), SIGUSR1); puts ("Bye, now...."); exit (0); } int main (void) { struct sigaction usr_action; sigset_t block_mask; pid_t child_id; sigfillset (&block_mask); usr_action.sa_handler = synch_signal; usr_action.sa_mask = block_mask; usr_action.sa_flags = 0; sigaction (SIGUSR1, &usr_action, NULL); /* Создание дочернего процесса. */ child_id = fork (); if (child_id == 0) child_function (); while (!usr_interrupt) ; puts ("That's all, folks!"); return 0; }

21.7 Блокированные Сигналы

Блокирование сигнала означает сообщение операционной системе, чтобы задержать его и передать его позже. Вообще, программа просто так не блокирует сигналы, она может также игнорировать их, устанавливая их действия как SIG_IGN. Но полезно блокировать сигналы ненадолго, чтобы предотвратить прерывание чувствительных операций. Например:

• Вы можете использовать функцию sigprocmask, чтобы блокировать сигналы, в то время как Вы изменяете глобальные переменные, которые также изменяются обработчиками для этих сигналов.
• Вы можете устанавливать sa_mask в вашем обращении к sigaction, чтобы блокировать некоторые сигналы, в то время как выполняется специфический обработчик сигнала. Этим способом, обработчик сигнала может выполняться без того, чтобы прерваться сигналами.

Почему Полезно Блокированиие Сигналов

Временное блокирование сигналов с sigprocmask дает Вам возможность предотвратить прерывания при выполнении критических частей вашего кода. Если сигналы прибывают в эту часть программы, они будут переданы позже, после того, как Вы откроете их.

Например, это полезно - для совместного использования данных обработчиком сигнала и остальной частью программы. Если тип данных - не sig_atomic_t (см. Раздел 21.4.7 [Быстрый Доступ к данным]), то обработчик сигнала может выполняться, когда остальная часть программы закончила только половину чтения или запииси данных.

Чтобы делать программу надежной, Вы можете предотвращать выполнение обработчика сигнала, в то время как остальная часть программы исследует или изменяет эти данные, блокировав соответствующий сигнал в частях программы, которые касаются данных.

Блокирование сигналов также необходимо, когда Вы хотите выполнить некоторое действие только, если сигнал не прибыл. Предположите, что обработчик для сигнала устанавливает флаг типа sig_atomic_t; Вы хотели бы проверить флаг и выполнить действие, если флаг не установлен. Это ненадежно. Предположите, что сигнал ­ передан немедленно после того, как Вы проверяете флаг, но перед последовательным действием: тогда программа выполнит действие, даже если сигнал прибыл.

Единственый способ проверять, надежно ли прибыл ли сигнал, состоит в том, чтобы проверять это в то время, когда сигнал блокирован.

Наборы Сигналов

Все функции блокирования сигнала используют структуру данных называемую набором сигналов, чтобы определить на какие сигналы воздействовать. Таким образом, каждое действие включает две стадии: создание набора сигналов, и передача его как аргумента библиотечной функции.

Эти средства объявлены в заглавном файле " signal.h ".

sigset_t

Для переносимости, чтобы инициализировать, изменять и читать информацию из объектов sigset_t, используйте только функции, описанные в этом разделе, не пробуйте манипулировать ими непосредственно.

Имеются два способа инициализировать набор сигналов. Вы можете первоначально определить его пустыми через sigemptyset и затем добавлять заданные сигналы индивидуально. Или Вы можете определить его полными через sigfillset и тогда удалять заданные сигналы индивидуально.

Вы должны всегда инициализировать набор сигналов одной из этих двух функций перед использованием его любым другим способом. Не пробуйте устанавливать все сигналы явно, потому что объект sigset_t может включать некоторую другую информацию (подобно полю версии) которое должно быть инициализировано также.

int sigemptyset (sigset_t *set)

int sigfillset (sigset_t *set)

int sigaddset (sigset_t *set, int signum)

Возвращаемое значение - 0 при успехе и -1 при отказе. Следующее errno - условие ошибки определено для этой функции:

EINVAL

аргумент знака не определяет допустимый сигнал.

int sigdelset (sigset_t *set, int signum)

В заключение, имеется функция, чтобы проверить то, что сигналы находятся в наборе сигналов:

int sigismember (const sigset_t *set, int signum)

Следующее errno условие ошибки определено для этой функции:

EINVAL

аргумент signum не определяет допустимый сигнал.

Маска Сигналов Процесса

Набор сигналов, которые в настоящее время блокированы, называется маской сигналов. Каждый процесс имеет собственную маску сигналов. Когда Вы создаете новый процесс (см. Раздел 23.4 [Создание Процесса]), он наследует маску родителя. Вы можете блокировать или открывать сигналы с большей гибкостью, изменяя маску сигналов.

Прототип для sigprocmask функции находится в " signal.h ".

int sigprocmask (int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset)

SIG_BLOCK

SIG_UNBLOCK

SIG_SETMASK

Последний аргумент, oldset, используется, чтобы возвратить информацию относительно старой маски сигналов процесса. Если Вы хотите только изменять маску без того, чтобы рассмотривать ее, передавайте пустой указатель как oldset аргумент. Аналогично, если Вы хотите знать что находится в маске, без того, чтобы заменить ее, передайте пустой указатель для set. Oldset аргумент часто используется, чтобы запомнить предыдущую маску сигналов, чтобы восстановить ее позже.

Если вызов sigprocmask открывает любые отложенные сигналы, то по крайней мере один из этих сигналов будет передан процессу прежде, чем sigprocmask возвртится. Порядок, в котором передаются отложенные сигналы является не определенным, но Вы можете управлять порядком явно, делая несколько обращений к sigprocmask, чтобы открывать различные сигналы по одному. Sigprocmask функция возвращает 0, если она успешна, и -1, в противном случае. Следующие errno условия ошибки определены для этой функции:

EINVAL

Аргумент how недопустим.

Блокирование для Проверки Наличия Сигнала

Вот простой пример. Предположите, что Вы устанавливаете обработчик для сигналов SIGALRM, который устанавливает флаг всякий раз, когда прибывает сигнал, и ваша программа main проверяет этот флаг время от времени и сбрасывает его. Вы можете предотвращать прибытие дополнительных сигналов SIGALRM в неподходящее время, ограничивая критическую часть кода обращениями к sigprocmask, примерно так:

sig_atomic_t flag = 0; int main (void) { sigset_t block_alarm; . . . sigemptyset (&block_alarm); sigaddset (&block_alarm, SIGALRM); while (1) { sigprocmask (SIG_BLOCK, &block_alarm, NULL); if (flag) { actions-if-not-arrived flag = 0; } sigprocmask (SIG_UNBLOCK, &block_alarm, NULL); . . . } }

Блокирование Сигналов для Обработчика

Когда обработчик сигнала вызывается, Вы обычно хотите, чтобы он закончился без прерываний другим сигналом. С момента старта обработчика до момента его окончания, Вы должны блокировать сигналы, которые могли бы запутать его или разрушить данные.

Когда функция обработчика вызывается для сигнала, этот сигнал автоматически блокируется (в дополнение к любым другим сигналам, которые являются уже в маске сигналов процесса) пока обработчик выполняется. Если Вы устанавливаете обработчик для SIGTSTP, например, то поступление этого сигнала, вынуждает дальнейшие SIGTSTP сигналы ждать в течение выполнения обработчика.

Однако, по умолчанию, другие виды сигналов не блокированы; они могут прибывать в течение выполнения обработчика.

Надежный способ блокировать другие виды сигналов в течение выполнения обработчика состоит в том, чтобы использовать sa_mask элемент структуры sigaction.

Вот пример:

#include <signal.h> #include <stddef.h> void catch_stop (); void install_handler (void) { struct sigaction setup_action; sigset_t block_mask; sigemptyset (&block_mask); sigaddset (&block_mask, SIGINT); sigaddset (&block_mask, SIGQUIT); setup_action.sa_handler = catch_stop; setup_action.sa_mask = block_mask; setup_action.sa_flags = 0; sigaction (SIGTSTP, &setup_action, NULL); } <tscreen><verb> Это более надежно чем блокирование других сигналов явно в коде обработчика. Если Вы блокируете сигналы в обработчике, Вы не может избежать по крайней мере короткого интервала в начале обработчика, где они еще не блокированы. Вы не можете удалять сигналы из текущей маски процесса, используя этот механизм. Однако, Вы можете делать обращения к sigprocmask внутри вашего обработчика, чтобы блокировать или открыть сигналы, как Вы желаете. В любом случае, когда обработчик возвращается, система восстанавливает маску, которая была до обработчика. <sect2>Прверка Отложенных Сигналов <p> Вы можете выяснять, какие сигналы отложены в любое время, вызывая sigpending. Эта функция объявлена в " signal.h ". <tscreen><verb> int sigpending (sigset_t *set) (функция)

Возвращаемое значение - 0 при успехе, и -1 при отказе.

Тестирование отложен ли сигнал полезно не часто. Тестирование сигнала который не блокирован - почти всегда бессмысленно.

Вот пример.

#include <signal.h> #include <stddef.h> sigset_t base_mask, waiting_mask; sigemptyset (&base_mask); sigaddset (&base_mask, SIGINT); sigaddset (&base_mask, SIGTSTP); sigprocmask (SIG_SETMASK, &base_mask, NULL); . . . sigpending (&waiting_mask); if (sigismember (&waiting_mask, SIGINT)) { /* Пользователь пробовал уничтожать процесс. */ } else if (sigismember (&waiting_mask, SIGTSTP)) { /*Пользователь пробовал остановить процесс.*/ }

Примечание Переносимости: функция sigpending новая в POSIX.1. Более старые системы не имеют никакого эквивалентного средства.

Запоминание Сигнала, для отложенного вызова

Вместо того, чтобы блокировать сигнал используя библиотечные средства, Вы можете получить почти те же самые результаты, делая так чтобы обработчик устанавливал флаг, который будет проверен позже, когда Вы "откроете". Вот пример:

volatile sig_atomic_t signal_pending; volatile sig_atomic_t defer_signal; void handler (int signum) { if (defer_signal) signal_pending = signum; else ... /*"Действительно" обрабатываем сигнал.*/ } . . . void update_mumble (int frob) { defer_signal++; mumble.a = 1; mumble.b = hack (); mumble.c = frob; defer_signal--; if (defer_signal == 0 && signal_pending != 0) raise (signal_pending); }

Мы увеличиваем и уменьшаем defer_signal так, чтобы вложенные критические разделы работали правильно; таким образом, если update_mumble вызывалась с signal_pending, уже отличным от нуля, сигналы будут отсрочены не только внутри update_mumble, но также внутри вызывающего оператора. Вот почему мы не проверяем signal_pending, если defer_signal все еще отличен от нуля.

Приращение и уменьшение defer_signal требует больше чем одну команду; и возможно сигнал случиться в середине. Но это не вызывает никакой проблемы. Если сигнал случается достаточно рано чтобы увидеть значение до приращения или уменьшения, то это эквивалентно сигналу который, пришел перед началом приращения или уменьшения, что является случаем который работает правильно.

Абсолютно необходимо увеличить defer_signal перед тестированием signal_pending, потому что это позволяет избежать тонкой ошибки. Если бы мы делали это в другом порядке, примерно так,

if (defer_signal == 1 && signal_pending != 0) raise (signal_pending); defer_signal--;

Ошибки подобно этим, называются ошибками синхронизации. Они ­ особенно опасны, потому что они случаются редко и их почти невозможны воспроизвести. Вы не сможете найти их отладчиком, как Вы нашли бы воспроизводимую ошибку. Так что надо быть особенно осторожным, чтобы избежать их.

21.8 Ожидание Сигнала

Если ваша программа управляется внешними событиями, или использует сигналы для синхронизации, то она должена возможно ждать, пока сигнал не прибудет.

Использование pause

Простой способ ждать прибытия сигнала - вызвать pause.

int pause () (функция)

Если сигнал выполняет функцию обработчика, то pause возвращается. Это рассматривается как неудача (так как "успешное" поведение должно было бы приостановить программу навсегда), так что возвращаемое значение -1. Даже если Вы определяете, что другие примитивы должны продолжиться, когда обработчик системы возвращается (см. Раздел 21.5 [Прерванные Примитивы]), это не имеет никакого эффекта на pause; она всегда терпит неудачу, когда сигнал обработан.

Следующие errno условия ошибки определены для этой функции:

EINTR

функция была прервана сигналом.

Функция pause объявлена в " unistd.h ".

Проблемы с pause

Простота pause может скрывать серьезные ошибки синхронизации, которые могут привести программу к зависанию.

Безопасно использовать pause, если реальная работа вашей программы выполняется обработчиками сигнала непосредственно, а программа не делает ничего кроме обращения к pause. Каждый сигнал будет заставлять обработчик делать следующий пакет работы, которая должна быть выполнена, и возвращаться, так чтобы цикл программы мог вызывать pause снова.

Вы не можете безопасно использовать pause, чтобы ждать, пока не прибудет еще один сигнал, и тогда продолжить реальную работу.

Даже если Вы принимаете меры, чтобы обработчик сигнала сотрудничал, устанавливая флаг, Вы все еще не можете использовать pause надежно. Вот пример такой проблемы:

if (!usr_interrupt) pause (); /* работа, после прибытия сигнала. * / . . .

Вы можете изменять верхнее ограничение ожидания, используя sleep в цикле, вместо того чтобы использовать pause. (См. Раздел 17.4 [Бездействие].) Вот, на что это походит:

while (!usr_interrupt) sleep (1); /* работа, после прибытия сигнала. */ . . .

Использование sigsuspend

Чистый и надежный способ ждать сигнал состоит в том, чтобы блокировать его и тогда использовать sigsuspend.

Используя sigsuspend в цикле, Вы можете ждать некоторые виды сигналов, разрешая другим видам сигналов обрабатываться их обработчиками.

int sigsuspend (const sigset_t *set) (функция)

Если процесс пробужден сигналом, который вызывает функцию обработчика, и функция обработчика возвращается, то sigsuspend также возвращается.

Маска остается set только, пока sigsuspend ждет. Функция sigsuspend всегда восстанавливает предыдущую маску сигналов, когда она возвращается.

Возвращаемое значение и условия ошибки - такие же как для pause.

С sigsuspend, Вы можете заменять pause или цикл sleep в предыдущем разделе кое-чем полностью надежным:

sigset_t mask, oldmask; . . . sigemptyset (&mask); sigaddset (&mask, SIGUSR1); . . . / * Ждем получения сигнала. * / sigprocmask (SIG_BLOCK, &mask, &oldmask); while (!usr_interrupt) sigsuspend (&oldmask); sigprocmask (SIG_UNBLOCK, &mask, NULL);

21.9 BSD Обработка Сигнала

Этот раздел описывает альтернативные функции обработки сигнала, происходящие от UNIX BSD. Эти средства были современными, в их время; сегодня, они обычно устаревшие, и обеспечены в основном для совместимости с UNIX BSD.

Они обеспечивают одну возможность, которая не доступна через функции POSIX: Вы можете определять отдельный стек для использования в некоторых обработчиках сигнала. Использование стека сигнала ­ единственый способ, которым Вы можете обрабатывать сигнал, вызванный переполнением стека.

POSIX и BSD Средства Обработки Сигналов

Имеются много подобий между BSD и POSIX средствми обрабатывающими сигналы, потому что средства POSIX были вдохновлены средствами BSD. Кроме наличия различных имен для всех функций, чтобы избежать конфликтов, есть несколько основных различий:

• UNIX BSD представляет маски сигналов как int битовая маска, а не как объект sigset_t.
• Средства BSD используют отличное значение по умолчанию для про­ верки, должен ли прерванный примитив терпеть неудачу или нет. Средства POSIX делают сбой системных вызовов, если Вы не определяете, что они должны продолжиться. Со средством BSD, значение по умолчанию не должно делать сбой системных вызовов, если Вы не говорите, что они должны терпеть неудачу. См. Раздел 21.5 [Прерванные Примитивы].
• UNIX BSD имеет понятие стека сигналов. Это - альтернативный стек, который используется в течение выполнения функций обработчика сигнала, вместо нормального стека выполнения.

21.10 Функция BSD, чтобы Установить Обработчик

struct sigvec (тип данных)

sighandler_t sv_handler

int sv_mask

int sv_flags

int SV_ONSTACK

int SV_INTERRUPT (макрос)

int SV_RESETHAND (макрос)

int sigvec (int signum, const struct sigvec *action,struct sigvec *old_action)

int siginterrupt (int signum, int failflag) (функция)

Функции BSD для Блокирования Сигналов

int sigmask (int signum) (макрос)

(sigmask (SIGTSTP) | sigmask (SIGSTOP) | sigmask (SIGTTIN) | sigmask (SIGTTOU))

int sigblock (int mask) (функция)

int sigsetmask (int mask) (функция)

int sigpause (int mask) (функция)

Использование Отдельного Стека Сигнала

Стек сигнала - специальная область памяти, которую нужно исполь­ зовать как стек в течение выполнения обработчиков сигнала. Он должен быть довольно большим, чтобы избежать переполнения; макрокоманда SIGS­ TKSZ определяет канонический размер для стеков сигналов. Вы можете ис­ пользовать malloc, чтобы зарезервировать пространство для стека. Вызо­ вите sigaltstack или sigstack, чтобы система использовала это прост­ ранство для стека сигнала.

Вам не нужно писать обработчик сигнала по-другому чтобы использо­ вать стек сигнала. Переключение одного стека на другой происходит ав­ томатически. Однако, некоторые отладчики на некоторых машинах могут запутаться, если Вы исследуете след стека, в то время как обработчик, который использует стек сигнала, выполняется.

Имеются два интерфейса для сообщения системе использовать отдель­ ный стек сигнала. Sigstack - более старый интерфейс, который исходит из 4.2 BSD. Sigaltstack - более новый интерфейс, и исходит из 4.4 BSD. Интерфейс sigaltstack имеет преимущество - не требуется, чтобы ваша программа знала в каком направлении растет стек, что зависит от специ­ фической машины и операционной системы.

struct sigaltstack (тип данных)

void *ss_sp

size_t ss_size

SIGSTKSZ

MINSIGSTKSZ

Для большинства случаев SIGSTKSZ для ss_size достаточен. Но Вы можете захотеть использовать различный размер. В этом случае, Вы долж­ ны зарезервировать MINSIGSTKSZ дополнительных байт для стека сигнала и увеличивать ss_size.

int ss_flags

SA_DISABLE

SA_ONSTACK

int sigaltstack (const struct sigaltstack *stack, struct sigaltstack *oldstack) (функция)

Если oldstack - не пустой указатель, информация относительно в настоящее время установленного стека сигнала будет возвращена в распо­ ложение, на которое он указывает. Если stack - не пустой указатель, то он будет установлен как новый стек для использования обработчиками сигнала.

Возвращаемое значение - 0 при успехе и -1 при отказе. Если si­ galtstack сбоит, она устанавливает errno как одно из этих значений:

EINVAL

Вы пробовали отключать стек, который был фактически использован в настоящее время.

ENOMEM

Размер альтернативного стека был слишком мал. Он должен быть большее чем MINSIGSTKSZ.

struct sigstack (тип данных)

void *ss_sp

int ss_onstack

int sigstack (const struct sigstack *stack, struct sigstack *oldstack) (функция)

Когда сигнал получен процессом, и стек сигнала используется, система переключается на в настоящее время установленный стек сигнала, в то время как выполняется обработчик для этого сигнала.

Если oldstack - не, пустой указатель, информация относительно в настоящее время установленного стека сигнала будет возвращена в расположение, на которое он указывает. Если stack - не пустой указатель, то он будет установлен как новый стек для использования обработчиками сигнала.

Возвращаемое значение - 0 при успехе и -1 при отказе.