Linux 多进程程序调试实例(四)--信号

信号调试

介绍

+ 信号是Linux进程间通知事件的一个机制；
+ 在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信的方式；
+ 信号会导致一个正在运行的进程被另一个正在运行的进程打断，转而处理某一个突发事件；
+ 具体的信号在Linux中通过 Kill -l 查看
+ 进程对于信号的处理大概有三种，忽略，默认处理，自定义处理

信号来源

+ 硬件来源：按键产生的，或者硬件的故障；
+ 软件来源：系统函数可以发送一些信号，如 kill、raise、alarm、setitimer、sigqueue等
+ 非法操作：除0等操作

信号响应

+ 忽略：对接受的信号不做任何处理，其中有两个信号是例外：SIGKILL、SIGSTOP
+ 捕获：定义信号处理函数，当收到该信号后执行相应的处理函数
+ 缺省：Linux对于每一种信号都规定了默认操作（实时信号的默认操作都是程序终止）

代码

kill 函数

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

/*
    - 功能：给任何的进程或者进程组pid, 发送任何的信号 sig
    - 参数：
        - pid ：
            > 0 : 将信号发送给指定的进程
            = 0 : 将信号发送给当前的进程组
            = -1 : 将信号发送给每一个有权限接收这个信号的进程
            < -1 : 这个pid=某个进程组的ID取反 （-12345）
        - sig : 需要发送的信号的编号或者是宏值，0表示不发送任何信号

    例如：kill(getppid(), 9); 杀死父进程
    kill(getpid(),9); 可以自杀
*/
int kill(pid_t pid, int sig);

/*
    - 功能：给当前进程发送信号
    - 参数：
        - sig : 要发送的信号
    - 返回值：
        - 成功 0
        - 失败 非0
    等价于kill(getpid(), sig);   
*/
int raise(int sig);

/*
    - 功能： 发送SIGABRT信号给当前的进程，杀死当前进程
    等价于kill(getpid(), SIGABRT);
*/
void abort(void);

//kill.cpp
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>

int main()
{
    pid_t p_pid = fork();
    if(p_pid < 0) {
        perror("fork failed");
        exit(1);
    }
    else if (0 == p_pid) {
        printf("this process is child\n");
    }
    else{
        sleep(2);	// 如果父进程没有 sleep 的话，则子进程就 fork 不出来就会被杀死
        kill(p_pid,SIGKILL);
        printf("child process killed\n");
        sleep(1);
        printf("this is father process\n");
        wait(NULL);
        raise(SIGKILL);
    }
    return 0;
}

raise 函数使用

#include<signal.h>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>

void signalHandle1(int para){
    printf("in  %s, and num : %d", __func__, para);
}

void signalHandle2(int para){
    printf("in  %s, and num : %d", __func__, para);
    exit(0);
}

int main()
{
    signal(SIGUSR1, signalHandle1);
    signal(SIGUSR2, signalHandle2);

    while(1){
        printf("press any key to send a signall\n");
        getchar();
        raise(SIGUSR1);
    }

    return 0;
}

alarm 函数

• 函数介绍

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
/*
    - 功能：设置定时器（闹钟）。函数调用，开始倒计时，当倒计时为0的时候，
            函数会给当前的进程发送一个信号：SIGALARM
    - 参数：
        seconds: 倒计时的时长，单位：秒。如果参数为0，定时器无效（不进行倒计时，不发信号）。
                取消一个定时器，通过alarm(0)。
    - 返回值：
        - 之前没有定时器，返回0
        - 之前有定时器，返回之前的定时器剩余的时间
		
    alarm(10);  -> 返回0
    过了1秒
    alarm(5);   -> 返回9 
*/
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
- SIGALARM ：默认终止当前的进程，每一个进程都有且只有唯一的一个定时器。

• 函数使用

// alarm.cpp
#include<cstdio>
#include<unistd.h>
int main()
{
    int seconds = alarm(5);
    printf("seconds 1 = %d\n", seconds);

    sleep(2);

    seconds = alarm(2);
    printf("second 2 = %d\n", seconds);

    while(1){}

    return 0;
}

• 补充说明
  • 定时器与进程的状态无关
  • 一个进程只有一个定时器

setitimer

• 函数介绍

/*
    - 功能：设置定时器（闹钟）。可以替代alarm函数。精度微秒us，可以实现周期性定时
    - 参数：
        - which : 定时器以什么时间计时
            ITIMER_REAL: 真实时间，时间到达，发送 SIGALRM   常用
            ITIMER_VIRTUAL: 用户时间，时间到达，发送 SIGVTALRM
            ITIMER_PROF: 以该进程在用户态和内核态下所消耗的时间来计算，时间到达，发送 SIGPROF

        - new_value: 设置定时器的属性
        
            struct itimerval {      // 定时器的结构体
            struct timeval it_interval;  // 每个阶段的时间，间隔时间
            struct timeval it_value;     // 延迟多长时间执行定时器
            };

            struct timeval {        // 时间的结构体
                time_t      tv_sec;     //  秒数     
                suseconds_t tv_usec;    //  微秒    
            };

        //例如过10秒后，每个2秒定时一次
        
        - old_value ：记录上一次的定时的时间参数，一般不使用，指定NULL
    
    - 返回值：
        成功 0
        失败 -1 并设置错误号
*/
#include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
                    struct itimerval *old_value);

• 函数实例

#include<cstdio>
#include<signal.h>
#include<cstdlib>
#include<sys/time.h>


static int times = 0;
void mysignal(int num){
    printf("times : %d -- recv signal : %d\n", times++, num);
}

int main()
{
    signal(SIGALRM, mysignal);

    itimerval neval;
    neval.it_interval.tv_sec = 2;
    neval.it_interval.tv_usec = 0;

    neval.it_value.tv_sec = 5;
    neval.it_value.tv_usec = 0;

    int ret = setitimer(ITIMER_REAL, &neval, NULL);
    printf("start alarm\n");

    if(-1 == ret) {
        perror("setimer");
        exit(0);
    }

    getchar();

    return 0;
}

• 调试过程

1. info signals 和 info handle 查看所有GDB可以检测和处理的信号
2. handle [signal_name] [nostop/stop] [noprint/print] [pass/nopass] [ignore/noignore]
   • stop/nostop: 设置调试程序收到指定信号后，程序会不会暂停
   • noprint/print: 收到指定信号后，GDB会不会打印一条信息表示收到消息
   • pass/nopass: 收到指定信号后，GDB会不会将该信号交给调试程序处理