嵌入式Linux系统编程 — 6.3 kill、raise、alarm、pause函数向进程发送信号

目录

1 kill函数

1.1 kill函数介绍

1.2 示例程序

2  raise函数

2.1 raise函数介绍

2.2 示例程序

3 alarm函数

3.1 alarm函数介绍

3.2 示例程序

4 pause函数

4.1 pause函数介绍

4.2 示例程序

与 kill 命令相类似， Linux 系统提供了 kill()系统调用，一个进程可通过 kill()向另一个进程发送信号；除了 kill()系统调用之外， Linux 系统还提供了库函数 raise()，也可用于实现发送信号的功能。此外，系统调用 alarm()和 pause()函数也可进行发送信号的特殊操作。
 

1 kill函数

1.1 kill函数介绍

kill()系统调用可将信号发送给指定的进程或进程组中的每一个进程， 其函数原型如下所示：

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

• pid： 参数 pid 为正数的情况下，用于指定接收此信号的进程 pid；除此之外，参数 pid 也可设置为 0 或-1 以及小于-1 等不同值。

• sig： 参数 sig 指定需要发送的信号，也可设置为 0，如果参数 sig 设置为 0 则表示不发送信号，但任执行错误检查，这通常可用于检查参数 pid 指定的进程是否存在。
• 返回值： 成功返回 0；失败将返回-1，并设置 errno。

1.2 示例程序

示例程序接受一个命令行参数作为要发送信号的进程ID：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    // 检查参数数量
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <pid>\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 第一个参数是程序名，第二个参数是我们的进程ID
    pid_t target_pid = (pid_t)strtol(argv[1], NULL, 10);

    // strtol会设置errno，如果转换失败我们需要检查errno
    if (errno == ERANGE || target_pid == (pid_t)-1) {
        perror("Invalid PID");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 要发送的信号，这里我们发送SIGTERM信号
    int signal_to_send = SIGTERM;

    // 使用kill函数发送信号
    if (kill(target_pid, signal_to_send) == -1) {
        // 如果kill调用失败，打印错误消息并退出
        perror("Error sending signal");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Signal %d sent to process %d\n", signal_to_send, target_pid);

    return 0;
}

• 程序首先检查了命令行参数的数量，输入进程ID参数。
• 使用strtol函数将命令行参数转换为pid_t类型的进程ID。strtol函数尝试将字符串转换为长整数，并允许我们指定基数（这里使用10进制）。检查strtol是否成功转换了字符串。如果转换失败或超出范围，errno会被设置为ERANGE。如果strtol返回(pid_t)-1，并且errno不是ERANGE，这意味着没有发生范围错误，但字符串可能不是一个有效的数字。
• 使用kill()函数向转换得到的进程ID发送SIGTERM信号。如果信号发送成功，程序将打印一条消息，说明信号已经发送到指定的进程。

程序运行结果如下，可以看到kill没有权限的pid和不存在的pid会报错：

2  raise函数

2.1 raise函数介绍

raise()函数用于发送信号给自己，即发送信号给当前进程。raise()函数原型如下所示：

#include <signal.h>

int raise(int sig)

• sig：指定要发送给当前进程的信号编号。
• 返回值：如果成功，raise()返回0；如果失败，返回-1并设置errno以指示错误。

 raise()其实等价于：kill(getpid(), sig);

2.2 示例程序

以下是使用raise()函数在当前进程内发送信号的示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

// 信号处理函数
void signal_handler(int sig) {
    printf("Signal %d caught by process %d\n", sig, getpid());
}

int main() 
{
    // 设置信号处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = signal_handler; // 指定信号处理器
    sigemptyset(&sa.sa_mask);       // 初始化信号集，屏蔽信号
    sa.sa_flags = 0;                // 无特殊标志

    // 为SIGUSR1信号设置信号处理函数
    if (sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL) < 0) {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Process %d is running, and will raise SIGUSR1 to itself.\n", getpid());

    // 使用raise发送SIGUSR1信号给自己
    if (raise(SIGUSR1) != 0) {
        perror("raise");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

• 程序首先定义了一个signal_handler函数，用于处理SIGUSR1信号。
• 在main函数中，使用sigaction()函数设置了SIGUSR1信号的处理器为signal_handler。然后，我们使用raise(SIGUSR1)向当前进程发送SIGUSR1信号。这将触发signal_handler函数的执行。
• 如果raise()调用成功，程序将继续执行。如果失败，将打印错误消息并退出。

程序运行结果如下：

3 alarm函数

3.1 alarm函数介绍

alarm函数用于设置一个定时器的系统调用，当定时器到期时，将向进程发送SIGALRM信号。函数原型如下：

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

• seconds：指定定时器到期前的时间，以秒为单位。
• 返回值：alarm()函数返回在调用之前已经设置的任何定时器的剩余时间（以秒为单位）。如果之前没有设置定时器，或者定时器已经到期，返回0。

需要注意的是 alarm 闹钟并不能循环触发，只能触发一次，若想要实现循环触发，可以在SIGALRM 信号处理函数中再次调用 alarm()函数设置定时器。

3.2 示例程序

以下是使用alarm()函数发送信号的示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handle_alarm(int sig) {
    printf("Timer expired, process %d received SIGALRM\n", getpid());
    exit(-1);
}

int main() 
{
    struct sigaction sa;

    // 设置信号处理函数
    sa.sa_handler = handle_alarm;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    if (sigaction(SIGALRM, &sa, NULL) < 0) {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Process %d will raise SIGALRM in 5 seconds\n", getpid());

    // 设置定时器，5秒后触发SIGALRM
    unsigned int remaining_time = alarm(5);
    if (remaining_time > 0) {
        printf("Previous timer had %u seconds remaining\n", remaining_time);
    }

    // 主循环，等待SIGALRM信号
    while(1) {
        // 这里可以执行其他任务，但在这个例子中，我们只是等待信号
        sleep(1); // 避免CPU占用过高
    }

    return 0;
}

• 程序定义了一个handle_alarm函数来处理SIGALRM信号。
• 使用sigaction()设置了SIGALRM的信号处理函数。
• 使用alarm(5)设置了一个5秒的定时器。定时器到期后，将发送SIGALRM信号给当前进程。
• 如果之前有设置定时器，alarm()会返回之前定时器的剩余时间。

程序运行结果如下：

4 pause函数

4.1 pause函数介绍

pause()函数一个系统调用，可以使得进程暂停运行、进入休眠状态，直到进程捕获到一个信号为止。pause()函数的原型如下：

#include <unistd.h>

int pause(void);

• 参数：pause()函数不接受任何参数。

• 返回值：pause()函数在正常情况下不会返回，因为它会无限期地挂起执行。只有当进程收到一个信号并且该信号不是通过pause()调用捕获时，它才会返回。如果被信号中断，它返回-1并设置errno为EINTR。

4.2 示例程序

 以下是使用pause()函数等待发送信号的示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handle_signal(int sig) {
    printf("Received signal %d\n", sig);
}

int main() 
{
    struct sigaction sa;

    // 设置信号处理函数
    sa.sa_handler = handle_signal;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    // 为SIGINT设置信号处理函数
    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) < 0) {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Process %d is pausing. Send SIGINT to continue.\n", getpid());

    // 挂起进程直到收到信号
    pause();

    printf("Process %d has been resumed.\n", getpid());

    return 0;
}

• 程序定义了一个handle_signal函数来处理SIGINT信号。
• 使用sigaction()设置了SIGINT的信号处理函数。
• 调用pause()使进程挂起，等待接收信号。在这个例子中，我们等待SIGINT信号，这里由通过Ctrl+C触发。
• 当进程收到SIGINT信号时，pause()返回，handle_signal函数被调用，然后进程继续执行。

程序运行结果如下：