信号本质
信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，在原理上，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的。
信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达，事实上，进程也不知道信号到底什么时候到达。
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，可以看作是异步通知，通知接收信号的进程有哪些事情发生了。
信号机制经过POSIX实时扩展后，功能更加强大，除了基本通知功能外，还可以传递附加信息。
信号来源
信号事件的发生有两个来源：
硬件来源(比如我们按下了键盘或者其它硬件故障)；
软件来源，最常用发送信号的系统函数是kill, raise, alarm和setitimer以及sigqueue函数，软件来源还包括一些非法运算等操作。
信号种类
第一种：
可靠信号与不可靠信号
1. 信号值小于SIGRTMIN (Red hat 7.2中，SIGRTMIN=32，SIGRTMAX=63) 的信号都是不可靠信号;
2. 不可靠信号的问题（主要只信号可能丢失）：
A. 进程每次处理信号后，就将对信号的响应设置为默认动作。在某些情况下，将导致对信号的错误处理；因此，用户如果不希望这样的操作，
那么就要在信号 处理函数结尾再一次调用signal()，重新安装该信号。( 已经改善）
B. 信号可能丢失，后面将对此详细阐述。
3. 可靠信号支持排队，不会丢失。
第二种：
实时信号与非实时信号：
1. 非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号；
2. 实时信号都支持排队，都是可靠信号。
进程对信号的响应
1. 忽略信号，即对信号不做任何处理，其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL及 SIGSTOP；
2. 执行缺省操作，Linux对每种信号都规定了默认操作。注意，进程对实时信号的缺省反应是进程终止。
3. 捕捉信号。定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数；
信号阻塞与信号信号的未决
信号的“未决”是一种状态，指的是从信 号的产生到信号被处理前的这一段时间；
信号的“阻塞”是一个开关动作，指的是阻止信号被处理，但不是阻止信号产生。
伪demo：
进程捕获信号过程
1. 用户输入命令，在Shell下启动一个前台进程。
2. 用户按下Ctrl-C，这个键盘输入产生一个硬件中断。
3. 如果CPU当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行，CPU从用户态切换到内核态处理硬件中断。
4. 终端驱动程序将Ctrl-C解释成一个SIGINT信号，记在该进程的PCB中（也可以说发送了一个SIGINT信号给该进程）。
5. 当某个时刻要从内核返回到该进程的用户空间代码继续执行之前，首先处理PCB中记录的信号，发现有一个SIGINT信号待处理，而这个信号的默认处理动作是终止进程，所以直接终止进程而不再返回它的用户空间代码执行。
内核如何实现信号的捕捉
如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这称为捕捉信号。
由于信号处理函数的代码是在用户空间的，处理过程比较复杂，举例如下：
1. 用户程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。
2. 当前正在执行main函数，这时发生中断或异常切换到内核态。
3. 在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。
4. 内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行，而是执行sighandler函数，sighandler和main函数使用不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程。
5. sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。
6. 如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行了。
如下图：
信号在内核中的表示（refer to :linux c 一站式学习）
以上我们讨论了信号产生（Generation）的各种原因，而实际执行信号的处理动作称为信号递达（Delivery），信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决（Pending）。进程可以选择阻塞（Block）某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。信号在内核中的表示可以看作是这样的：
图 33.1. 信号在内核中的表示示意图
每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时，内核在进程控制块中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中，
1. SIGHUP信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。
2. SIGINT信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
3. SIGQUIT信号未产生过，一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数sighandler。
如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次，将如何处理？POSIX.1允许系统递送该信号一次或多次。Linux是这样实现的：常规信号在递达之前产生多次只计一次，而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。本章不讨论实时信号。从上图来看，每个信号只有一个bit的未决标志，非0即1，不记录该信号产生了多少次，阻塞标志也是这样表示的。因此，未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储，sigset_t称为信号集，这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态，在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞，而在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。下一节将详细介绍信号集的各种操作。阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字（Signal
Mask），这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。
3.2. 信号集操作函数
sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示“有效”或“无效”状态，至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现，从使用者的角度是不必关心的，使用者只能调用以下函数来操作sigset_t变量，而不应该对它的内部数据做任何解释，比如用printf直接打印sigset_t变量是没有意义的。
函数sigemptyset初始化set所指向的信号集，使其中所有信号的对应bit清零，表示该信号集不包含任何有效信号。函数sigfillset初始化set所指向的信号集，使其中所有信号的对应bit置位，表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。注意，在使用sigset_t类型的变量之前，一定要调用sigemptyset或sigfillset做初始化，使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。这四个函数都是成功返回0，出错返回-1。sigismember是一个布尔函数，用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号，若包含则返回1，不包含则返回0，出错返回-1。
3.3. sigprocmask
调用函数sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字。
返回值：若成功则为0，若出错则为-1
如果oset是非空指针，则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出。如果set是非空指针，则更改进程的信号屏蔽字，参数how指示如何更改。如果oset和set都是非空指针，则先将原来的信号屏蔽字备份到oset里，然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。假设当前的信号屏蔽字为mask，下表说明了how参数的可选值。
表 33.1. how参数的含义
如果调用sigprocmask解除了对当前若干个未决信号的阻塞，则在sigprocmask返回前，至少将其中一个信号递达。
3.4. sigpending
sigpending读取当前进程的未决信号集，通过set参数传出。调用成功则返回0，出错则返回-1。
下面用刚学的几个函数做个实验。程序如下：
程序运行时，每秒钟把各信号的未决状态打印一遍，由于我们阻塞了SIGINT信号，按Ctrl-C将会使SIGINT信号处于未决状态，按Ctrl-\仍然可以终止程序，因为SIGQUIT信号没有阻塞。
sigsuspend 函数
sigsuspend(const sigset_t *mask))用于在接收到某个信号之前, 临时用mask替换进程的信号掩码, 并暂停进程执行，直到收到信号为止。sigsuspend 返回后将恢复调用之前的信号掩码。信号处理函数完成后，进程将继续执行。该系统调用始终返回-1，并将errno设置为EINTR。
注意:
sigsuspend的整个原子操作过程为：
(1) 设置新的mask阻塞当前进程,有些地方的讲解说恢复原先的mask在第三步
(2) 收到信号，恢复原先mask；执行，实际上按照输出结果，恢复原先的mask
(3) 调用该进程设置 的信号处理函数,应该在调用进程的信号处理函数之前进行。请注意
(4) 待信号处理函数返回后，sigsuspend 返回。
实例:
功能描述：
sigsuspend 函数将进程的信号屏蔽字设置为 sigmask 指向的值。在捕捉到一个信号或发生了一个会终止该进程的信号之前，该进程被挂起。如果捕捉到一个信号而且从该信号处理程序返回，则sigsuspend返回，在返回之前，将进程的信号屏蔽字设置为调用sigsuspend之前的值。
用 法：# include < signal . h> int sigsuspend ( const sigset_t * sigmask) ;
参 数：
sigmask： 指向信号集的指针，里面设置了屏蔽的信号
返回说明：
函数没有成功返回值。如果它返回到调用者，则总是返回-1，并将 errno 设置为EINTR（表示一个被中断的系统调用）。
demo:
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <signal.h>
- volatile sig_atomic_t quitflag; /* set nonzero by signal handler */
- /* one signal handler for SIGINT and SIGQUIT */
- static void sig_handler(int signo)
- {
- if (signo == SIGINT)
- printf("ninterruptn");
- else if (signo == SIGQUIT)
- quitflag = 1; /* set flag for main loop */
- }
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- sigset_t newmask, oldmask, zeromask;
- if (signal(SIGINT, sig_handler) == SIG_ERR)
- perror("signal(SIGINT) error");
- if (signal(SIGQUIT, sig_handler) == SIG_ERR)
- perror("signal(SIGQUIT) error");
- sigemptyset(&newmask);
- sigemptyset(&zeromask);
- sigaddset(&newmask, SIGQUIT);
- /* Block SIGQUIT and save current signal mask */
- if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) != 0)
- perror("sigprocmask SIG_BLOCK error");
- //while(1);
- while (quitflag == 0)
- {
- printf(“start sigsuspend…\n”);
- sigsuspend(&zeromask);
- printf(“end sigsuspend…\n”);
- }
- quitflag = 0;
- /* Reset signal mask which unblocks SIGQUIT */
- if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) != 0)
- perror("sigprocmask SIG_SETMASK error");
- exit(0);
- }
我们运行程序(注释while(1);版本)：
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+\ 程序终止
接着我们把程序中的while(1); 解除注释，运行程序
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+c : 输出 : interrept
输入： ctrl+\ 没有反应
分析：
程序停在while(1)的时候，这里屏蔽了sigquit的信号，而程序在sigsuspend阻塞时候，把屏蔽信号设置成zeromask，不阻塞任何信号，所以能接受到ctrl+\