信号捕获
信号的产生是一个异步事件，进程不知道信号何时会递达，也不会等待信号到来，事实上，信号的接收并非由进程，而是由内核来完成的。当进程A向进程B发送一个信号时，内核极有可能正在运行其它进程，若非紧急信号，进程并不会立刻切换进程进行信号处理，而是将信号的相关信息写入B进程的PCB，在恰当的时机（大多会在内核态切换会用户态之前），才处理信号。
前面讲解了信号的默认处理动作，除此之外，进程也可以为信号设置自定义动作。若进程捕获某个信号后，想使其执行其它的函数处理，则需为该信号注册信号处理函数。进程的信号是在内核态处理的，内核为每个进程准备了一个信号向量表，其中记录了每个信号所对应的处理机制，若用户为信号自定义了处理方式，内核会使信号向量表中的指针指向新的信号处理函数。
Linux系统中为用户提供了两个捕获信号——signal()和sigaction()，用于自定义信号处理方法。
1、 signal()函数
signal()函数也能实现信号屏蔽，但其主要功能仍为捕获信号，修改信号向量表中该信号的信号处理函数指针。signal()函数存在于函数库signal.h中，其函数定义如下：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);其中“typedef void (*sighandler_t)(int);”是signal()函数的返回值以及传入参数handler的类型定义，表示将返回值为空、包含一个int型参数的函数定义为一个类型名为sighandler的指针。signal()函数的参数只有两个，第一个参数signum表示信号编号，第二个参数一般表示自定义信号处理函数的函数指针，除此之外，还有两种取值：SIG_IGN和SIG_DFL。当handler为SIG_IGN时，执行signal()函数后，进程会忽略信号signum；当handler为SIG_DEL时，进程会恢复系统对信号的默认处理。若函数调用成功，返回先前信号处理函数的指针，否则返回SIG_ERR。下面通过案例来演示signal()函数的用法。
案例5：为2号信号SIGINT设置自定义信号处理函数，并在信号处理函数中将函数恢复为默认值。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <string.h>
5 #include <signal.h>
6 void sig_int(int signo) //自定义信号处理函数
7 {
8 printf(".........catch you,SIGINT\n");
9 signal(SIGINT,SIG_DFL); //信号处理函数执行
10 }
11 int main()
12 {
13 signal(SIGINT,sig_int); //捕获信号SIGINT，修改信号处理函数
14 while(1); //等待信号递达
15 return 0;
16 }编译案例，执行程序，进程会等待信号递达；使用组合按键Ctrl+C或kill命令发送信号到当前进程，终端会打印信号处理函数包含的printf()中的信息；因为第6~10行代码中将SIGINT的信号处理函数恢复了默认值，因此再次发送信号SIGINT，程序将终止运行。程序执行结果如下所示：
^C.........catch you,SIGINT
^C分析程序，结合打印信息可知案例实现成功。
2、 sigaction()函数
sigaction()函数存在于函数库signal.h中，与signal()函数相比，它最大的优点在于支持信息传递。sigaction()函数的声明如下：
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
struct sigaction *oldact);当sigaction()函数调用成功时返回0，否则返回-1。sigaction()函数有3个参数，第一个参数signum指信号编号；第二个参数为传入参数，其中包含自定义信息处理函数和一些携带信息；第三个参数为传出参数，包含旧的信息处理函数等信息。第二个参数与第三个参数是自定义结构体类型的数据，其类型定义如下：
struct sigaction {
void(*sa_handler)(int);
void(*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void(*sa_restorer)(void);
};sigaction结构体的第一个成员与signal()函数的返回值类型相同，都返回类型为void、包含一个整型参数的函数指针。除此之外，比较重要的是参数sa_mask和sa_flags，sa_mask是一个位图，该位图可指定捕捉函数执行期间屏蔽的信号；sa_flags则用于设置是否使用默认值，默认情况下，该函数会屏蔽自己发送的信号，避免重新进入函数。下面通过案例来演示sigaction()函数的用法。
案例6：使用sigaction()函数修改2号信号SIGINT的默认动作。
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <string.h>
5 #include <signal.h>
6 void sig_int(int signo)
7 {
8 printf("...........catch you,SIGINT,signo=%d\n",signo);
9 sleep(5); //模拟信号处理函数执行时间
10 }
11
12 int main()
13 {
14 struct sigaction act,oldact;
15 act.sa_handler=sig_int; //修改信号处理函数指针
16 sigemptyset(&act.sa_mask); //初始化位图，表示不屏蔽任何信号
17 sigaddset(&act.sa_mask,SIGINT); //更改信号SIGINT的信号处理函数
18 act.sa_flags=0; //设置flags，屏蔽自身所发信号
19 sigaction(SIGINT,&act,&oldact);
20 while(1);
21 return 0;
22 }编译案例，执行程序，进程会等待信号递达，当使用组合按键或kill发送信号SIGINT到进程后，进程调用自定义信号处理函数sig_int()，打印信息。终端打印的信息如下所示：
^C...........catch you,SIGINT,signo=2案例中第9行代码调用了sleep()函数，延长了信号处理函数的执行时间，函数执行即表示信号正在被处理，此时再次向进程发送信号，处理函数没有被中断，仍继续执行。假设在信号处理函数第一次执行期间（约5秒内），又向进程发送了6次信号，终端打印的信息如下所示：
^C.........catch you,SIGINT,signo=2
^C^C^C^C^C^C.........catch you,SIGINT,signo=2观察打印结果，进程共接收到SIGINT信号7次，但只调用信号处理函数2次，由此可知，信号处理函数执行期间，信号被屏蔽。
分析程序，结合打印信息可知案例实现成功。
多学一招：sleep()函数自实现
sleep()函数是一个系统调用，在程序中设置该函数，可以使进程在某一段时间内进入睡眠状态。sleep()函数存在于函数库unistd.h中，其函数声明如下：
unsigned int sleep(unsigned int seconds);sleep()函数的参数与返回值都为一个正整数，参数用于指定进程沉睡的时长，返回值用于判断函数的调用情况：若请求超时则返回0；若被信号处理程序中断，则返回剩余秒数。
将自实现的sleep()函数命名为mysleep()，那么mysleep()的函数除了函数名外，其它结构应与sleep()函数相同；考虑到函数的功能，这里使用alarm()、pasue()来实现mysleep()：alarm()用于计时；pasue()用于挂起进程。
案例7：mysleep()函数自实现。
1 #include <stdio.h>
2 #include <signal.h>
3 #include <stdlib.h>
4 #include <unistd.h>
5 void sig_alrm(int signo)
6 {
7 //do something...
8 }
9
10 unsigned int mysleep(unsigned int seconds)
11 {
12 struct sigaction newact,oldact;
13 unsigned int unslept;
14 newact.sa_handler=sig_alrm;
15 sigemptyset(&newact.sa_mask);
16 newact.sa_flags=0;
17 sigaction(SIGALRM,&newact,&oldact); //屏蔽信号SIGALRM
18 alarm(seconds); //倒计时
19 sigaction(SIGALRM,&oldact,NULL); //解除信号屏蔽
20 pause(); //挂起等待信号
21 return alarm(0); //返回
22 }
23 int main()
24 {
25 while(1){
26 mysleep(2);
27 printf("two seconds passed.\n");
28 }
29 return 0;
30 }这里实现的mysleep()函数中使用计时器alarm()函数作为计时工具，进入睡眠状态的进程不应有其它操作，因此使用pasue()函数将程序挂起；另外为了保证进程在进入沉睡状态后不被由其它进程发送的SIGALRM信号干扰，计时器启动之前应先屏蔽SIGALRM信号；在计时器计时结束后，SIGALRM信号将进程唤醒，此时进程应能接收SIGALRM信号，因此在pasue()之前调用sigaction()函数，解除屏蔽；最后返回alarm(0)，因为alarm(0)默认返回0或上一个计时器的剩余秒数，因此mysleep()函数直接返回alarm(0)的返回值即可，此外，alarm(0)也是取消计时的一个安全方法。
编译此段代码，执行程序，程序的执行结果如下所示：
two seconds passed.
two seconds passed.
^C根据程序的执行结果进行可知，自实现的mysleep()函数实现了sleep()函数的功能，但其实这个函数仍是存在问题的。这就是我们接下来要讲解的，程序执行的时序问题——时序竞态。
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