一、進程通信概述

（一）進程通信的目的

在企業開發中，一個項目常常需要多個進程共同協作，而這些進程之間需要進行通信（交換信息）以便協作。本章內容主要圍繞信號講解，其它進程通信的常用方式請期待后續文章的發布

（二）進程通信的常用方式

1. 信號
2. 信號量
3. 匿名管道
4. 命名管道
5. 共享內存
6. 消息隊列
7. 本地套接字

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二、信號的基本概念

（一）信號的定義

在 Linux 編程中，信號（Signal）是一種異步通信機制，用于通知進程系統中發生了某種事件。它類似于軟件中斷，可打斷進程的正常執行流，使其處理特定事件。

（二）信號的快速入門實例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>void signal_handler(int arg) {printf("Received signal: %d\n", arg);
}int main(void) {int count = 1;signal(SIGINT, signal_handler);while (1) {printf("working...%d\n", count++);sleep(1);}return 0;
}

程序啟動后，按下ctrl + c會向當前進程發送SIGINT信號，觸發signal_handler處理函數。?

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三、信號的分類

這里我只顯示常用的，不常用的信號如果你們遇到了問一下AI就行了

（一）非實時信號（1-31）

1. 特點：不支持排隊，可能造成信號丟失。

2. 常見非實時信號：

3. 信號	屬性值	默認處理方式	定義描述
   SIGHUP	1	Term	用戶終端連接結束時發出
   SIGINT	2	Term	鍵盤輸入Ctrl+c時發出，通知前臺進程
   SIGKILL	9	Term	程序員使用kill -9指令發出
   SIGCHLD	17	Ign	子進程結束時父進程收到的信號
   SIGSTOP	19	Stop	停止進程執行（暫停不結束）
   SIGTSTP	20	Stop	鍵盤按下Ctrl+Z時發出

4. 處理方式：

   • Term：終止進程
   • Ign：忽略信號
   • Core：終止進程并產生 core dump 文件
   • Stop：暫停進程
   • Continue：讓停止的進程繼續執行至

（二）實時信號（32-64）（不常用）

1. 特點：支持排隊，不會造成信號丟失。
2. 范圍：從SIGRTMIN（34）到SIGRTMAX（64），如SIGRTMIN+1、SIGRTMIN+2等。

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四、信號的發送方式

（一）自動發送

例如在終端按下ctrl + c，會自動向前臺進程發送SIGINT信號至。

（二）使用 kill 系統調用

1. 函數原型：int kill(pid_t pid, int sig);
2. 功能：向指定進程（pid）發送指定信號（sig），成功返回 0，失敗返回 - 1 至。
3. 代碼：

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/wait.h>
   #include <unistd.h>
   int main(void)
   {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("fork failed.");exit(1);}if (pid == 0) {int count = 1;while (1) {printf("child process worked. %d\n", count++);sleep(1);}}else {int n;while (1) {printf("\nPlease select: 1)Stop child process 2)Continue child ""process 3)Killchild process\n");scanf("%d", &n);switch (n) {case 1:kill(pid, SIGSTOP);break;case 2:kill(pid, SIGCONT);break;case 3:kill(pid, SIGKILL);break;default:break;}if (n == 3) {int status;waitpid(pid, &status, 0);  // 等待子進程結束并回收子進程break;}}}return 0;
   }

（三）使用 kill 命令

1. 本質：kill 命令的內部實現調用了 kill 系統調用。
2. 示例：kill -9 2483?相當于pid = 2483，調用了kill(2483, SIGKILL)函數。

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五、信號的處理方式

（一）signal 函數

（這個函數不如sigaction安全，建議編程時盡量用sigaction，代碼演示在信號屏蔽之后）

1. 函數原型：sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
2. 參數：
   • signum：除SIGKILL和SIGSTOP外的任意信號
   • handler：可以是SIG_IGN（忽略信號）、SIG_DFL（恢復默認處理）或自定義處理函數指針
3. 返回值：成功返回上一次的 handler，失敗返回SIG_ERR至。

（二）sigaction 函數

1. 優勢：比signal更健壯。
2. 函數原型：int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
3. 結構體sigaction：

   struct sigaction {void (*sa_handler)(int);void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);sigset_t sa_mask;int sa_flags;void (*sa_restorer)(void);
   };

4. sa_flags常用選項：
   • SA_RESTART：被信號打斷的系統調用自動重新發起
   • SA_NOCLDSTOP：子進程暫停 / 繼續時父進程不接收SIGCHLD
   • SA_SIGINFO：使用sa_sigaction作為處理函數至。

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六、信號屏蔽字與信號集操作

（一）信號屏蔽字的處理

1. 默認處理：當信號處理函數被調用時，內核自動將當前信號加入進程的信號屏蔽字，處理結束后恢復至。
2. 自定義處理函數：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
   • how：SIG_BLOCK（阻塞信號集）、SIG_UNBLOCK（解除阻塞）、SIG_SETMASK（設置新屏蔽集）至。

（二）信號集相關函數

1. sigemptyset(sigset_t *set)：初始化信號集為空
2. sigfillset(sigset_t *set)：初始化信號集包含所有信號
3. sigaddset(sigset_t *set, int signum)：添加信號到信號集
4. sigdelset(sigset_t *set, int signum)：從信號集刪除信號
5. sigismember(const sigset_t *set, int signum)：判斷信號是否在集合中至。

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七、代碼演示?

#include <signal.h>   // 包含信號處理相關函數聲明，如sigaction、sigprocmask等
#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>   
#include <unistd.h>   // 包含Unix系統函數，如sleep、fork等// 信號處理函數，當接收到信號時被調用
void sig_handler(int signum)
{printf("Received signal: %d\n", signum);  // 打印接收到的信號編號
}int main(void)
{struct sigaction act;  // 定義sigaction結構體，用于設置信號處理方式act.sa_handler = sig_handler;  // 設置信號處理函數為sig_handleract.sa_flags   = 0;  // 清空標志位，使用默認處理行為// 清空信號屏蔽集，確保初始時不屏蔽任何信號sigemptyset(&act.sa_mask);// 設置SIGINT信號的處理方式為act中定義的處理方式sigaction(SIGINT, &act, 0);  printf("5 秒后，將屏蔽信號 SIGINT\n");// 倒計時5秒，期間可接收SIGINT信號for (int i = 5; i >= 1; i--) {printf("%d\n", i);sleep(1);}// 初始化信號集mask并將SIGINT添加到其中sigset_t mask;sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask, SIGINT);// 阻塞mask中的信號（SIGINT），并保存原來的信號屏蔽字sigset_t old_mask;sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &old_mask);printf("已經將 SIGINT 添加到信號集\n");// 檢查是否有懸而未決的信號（即被阻塞但未處理的信號）sigset_t pend_mask;sigpending(&pend_mask);if (sigismember(&pend_mask, SIGINT)) {printf("SIGINI 被掛起了\n");}printf("5 秒后，將恢復信號屏蔽字\n");// 倒計時5秒，期間SIGINT信號會被阻塞for (int i = 5; i >= 1; i--) {printf("%d\n", i);sleep(1);}// 恢復之前保存的信號屏蔽字，解除對SIGINT的阻塞sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, 0);printf("信號屏蔽字已恢復\n");while (1) {sleep(1);}return 0;
}