linux系统编程之信号（二）：一些信号发送函数和不同精度的睡眠

一、kill, raise, killpg 函数

int kill(pid_t pid, int sig);

int raise(int sig);

int killpg(int pgrp, int sig);

kill命令是调用kill函数实现的，kill函数可以给一个指定的进程或进程组发送指定的信号，其中kill 函数的pid 参数取值不同表示不同含义，具体可man 一下。raise函数可以给当前进程发送指定的信号（自己给自己发信号）。killpg 函数可以给进程组发生信号。这三个函数都是成功返回0，错误返回-1。下面是个小程序示例：

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    > File Name: process_.c
    > Author: Simba
    > Mail: dameng34@163.com
    > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
************************************************************************/
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

void handler(int sig);

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (signal(SIGUSR1, handler) == SIG_ERR)
        ERR_EXIT("signal error");
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1)
        ERR_EXIT("fork error");

    if (pid == 0)
    {
        /*
            pid = getpgrp(); // 得到进程组pid
            kill(-pid, SIGUSR1); //向进程组发送信号
        */
        killpg(getpgrp(), SIGUSR1);
        exit(EXIT_SUCCESS); // 子进程处理完信号才退出
    }

    int n = 5;
    do
    {
        n = sleep(n); // sleep会被信号打断，返回unslept的时间
    }
    while (n > 0);

    return 0;
}

void handler(int sig)
{
    printf("recv a sig=%d\n", sig);
}

/* raise(sig) 等价于 kill(getpid(), sig) 给自己发送信号 */

程序中注册信号在fork之前，故子进程也会继承，在子进程中对进程组发送了信号，故信号处理函数会被调用两次：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./kill
recv a sig=10
recv a sig=10
simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$

因为sleep 函数会被信号处理函数打断（RETURN VALUE： Zero if the requested time has elapsed, or the number of seconds left to sleep, if the call was interrupted by a signal handler.），如果我们想让其睡够5s, 则可以用一个while循环判断其返回值。这里需要注意的是输出两次recv之后继续睡眠的时间是不一定的，也有可能是5s，即信号处理函数在调用sleep之前已经被调用（子进程先被系统调度执行），sleep未被中断。也表明一点：只要接收到信号，信号处理函数可以在任意某个时刻被调用，不仅仅只在进程主动调用sleep, pause等函数（让cpu去调度运行其他程序）的时候，cpu一直都在进行进程的调度，进行用户空间和内核空间的切换，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，首先就会处理PCB中记录的信号。

二、alarm, abort 函数

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

调用alarm函数可以设定一个闹钟，也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。打个比方，某人要小睡一觉，设定闹钟为30分钟之后响，20分钟后被人吵醒了，还想多睡一会儿，于是重新设定闹钟为15分钟之后响，“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0，表示取消以前设定的闹钟，函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

示例程序：

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输出测试：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./alarm
recv a sig=14
recv a sig=14
recv a sig=14
recv a sig=14
recv a sig=14

....................

即每隔1s就会发送一个SIGALRM信号，其实alarm函数时间到时只发送一次信号，我们在信号处理函数中再次调用alarm函数，造成不断的信号发送。

#include <stdlib.h>

void abort(void);

abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。就像exit函数一样，abort函数总是会成功的，所以没有返回值。

三、setitimer 和不同精度的睡眠

1、首先来看三种不同的时间结构，如下：

time_t; /* seconds */
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds */
long tv_usec; /* microseconds */
};
struct timespec {
time_t tv_sec; /* seconds */
long tv_nsec; /* nanoseconds */
};

microseconds就是微秒， nanoseconds就是纳秒。

2、三种不同精度的睡眠

unsigned int sleep(unsigned int seconds);
int usleep(useconds_t usec);
int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);

3、setitimer函数

包含头文件<sys/time.h>
功能setitimer()比alarm功能强大，会间歇性产生时钟，支持3种类型的定时器。
原型：int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue));
参数：第一个参数which指定定时器类型；第二个参数是结构体itimerval的一个实例；第三个参数若不为空则返回先前定时unslept的时间。
返回值:成功返回0，失败返回-1。

参数 which的取值：

ITIMER_REAL：经过指定的时间后，内核将发送SIGALRM信号给本进程
ITIMER_VIRTUAL ：程序在用户空间执行指定的时间后，内核将发送SIGVTALRM信号给本进程
ITIMER_PROF ：进程在用户空间执行和内核空间执行时，时间计数都会减少，通常与ITIMER_VIRTUAL共用，代表进程在用户空间与内核空间中运行指定时间后，内核将发送SIGPROF信号给本进程。

itimerval结构体：

struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* next value */
struct timeval it_value; /* current value */
};
其中timeval 结构体如前面所示。

示例程序如下：

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    > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST
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#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>
#include<sys/time.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

void handler(int sig)
{
    printf("recv a sig=%d\n", sig);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (signal(SIGALRM, handler) == SIG_ERR)
        ERR_EXIT("signal error");

    struct timeval  tv_interval = {1, 0}; //以后每次延时1s
    struct timeval tv_value = {5, 0};//第一次延时5s
    struct itimerval it;
    /* Timers decrement from it_value to zero, generate a signal, and reset to it_interval */
    it.it_interval = tv_interval;
    /*  The element it_value is set to the amount of time remaining on the timer */
    it.it_value = tv_value;
    setitimer(ITIMER_REAL, &it, NULL); //间歇性地产生时钟
    /*
        for (; ;)
            pause();
    */
    int i;
    for (i = 0; i < 10000; i++) ;
    struct itimerval oit;
    // 上面循环后也许定时时间还没到，重新设置时钟，并将先前时钟剩余值通过oit传出
    setitimer(ITIMER_REAL, &it, &oit);
    /*  getitimer(ITIMER_REAL, &oit); */
    printf("%d %d %d %d\n", (int)oit.it_interval.tv_sec, (int)oit.it_interval.tv_usec,
           (int)oit.it_value.tv_sec, (int)oit.it_value.tv_usec);

    return 0;
}

如果我们把43，44行代码打开，后面的都注释掉，则会第一次经过5s 输出recv语句，以后每次经过1s 就输出recv语句。而如上程序所示的话，输出为simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./setitimer
1 0 4 999924即先是设定了闹钟，for了一个循环后重新设定闹钟，此次通过第三个参数返回上次时钟unslept的时间，即本来再过oit这么多时间就会产生信号，通过getitimer也可以获得，但getitimer不会重新设置时钟。

参考：《APUE》

秒客网

linux系统编程之信号（二）：一些信号发送函数和不同精度的睡眠

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