Cで見るシグナルハンドラとkillコマンドについて(非同期シグナルセーフ関数も)

シグナルハンドラについて

簡単にまとめておこうと思います。

そもそもシグナルとは何なのか・・・

シグナルは、あるイベント発生時に

それをプロセスに通知します。

何気なく使用している

"Ctrl + c"や"Ctrl + z"なども　

すべてシグナルを発信しています。

killコマンドも実態は、

シグナルを発信させるコマンドです。

自身のプロセスに起因するシグナルを

同期シグナルと言い、

外部的要因によるシグナルを

非同期シグナルと言います。

シグナルの名前には全て、

"SIG"が付いています。

シグナルの概要が分かったところで、

具体的には何があるのでしょうか。

kill -l でシグナルを簡単に

表示させることが出来ます。

またC言語は標準で、

signal.hに定義されているので、

それを覗いてみてもよいでしょう。

もちろんシグナル1つ1つに

何らかの意味があります。

killコマンドに

オプションで番号を指定することで、

該当するシグナルをプロセスに

対して送信することが出来ます。

ちなみにkillコマンドを

オプションなしで使用すると、

シグナル15番のSIGTERMが

プロセスに送信されます。

よく強制終了させるために

使われるkill -9 は、

シグナル9番 SIGTSTP

ターミナルの強制停止です。

シグナルはイベントの通知です。

イベントが何か発生した際に、

そのイベント対して対処するコードを

プログラムに実装出来ます。

それがシグナルハンドラです。

シグナルがプロセスに届くと、

シグナルハンドラが割り込処理を行います。

しかしシグナルハンドラには、

処理できる内容に制限があります。

※後述します。

今回はシグナル2番 SIGINT

割り込みイベントが発生した際に、

プログラムを終了させます。

割り込みシグナルは、

Ctrl + C で、そのシグナルを

発生させることが出来ます。

もしくは、kill -2 コマンドです。

ソースはこちらです。

#include&lt;signal.h>
#include&lt;stdio.h>
#include&lt;sys/types.h>
#include&lt;unistd.h>

volatile sig_atomic_t flag=0;
  
void signal_handle(int signal){ //シグナルハンドラ。シグナル発生時の処理
  flag = 1;
}

int main(void){
  printf("Procss ID: %d\n", getpid());
  signal(SIGINT, signal_handle); //シグナルの登録
    
  while(!flag){}
  
  return 0;
}

#include<signal.h>

#include<stdio.h>

#include<sys/types.h>

#include<unistd.h>

volatile sig_atomic_t flag=0;

void signal_handle(int signal){ //シグナルハンドラ。シグナル発生時の処理

flag = 1;

}

int main(void){

printf("Procss ID: %d\n", getpid());

signal(SIGINT, signal_handle); //シグナルの登録

while(!flag){}

return 0;

}

getpid()でプロセスIDを

標準出力しています。

killコマンドでプロセスIDを

指定しやすいようにするためです。

それではこのコードを使って、

割り込みプログラムを終了させていきます。

killコマンドを送っても、

Ctrl + Cを押しても

プログラムは終了しました。

ちなみにシグナル2番SIGINTに対する

処理を実装していない場合は、

Ctrl + C を押しても、

プログラムは終了しません。

非同期シグナルセーフ関数とsig_atomic_t型変数

シグナルハンドラの中身を

書くときは注意が必要です。

それが非同期シグナルセーフ関数と

volatile修飾したsig_atomic_t型変数です。

非同期シグナルセーフ関数は、

ある種の関数グループです。

シグナルハンドラ割り込み処理で

安全に扱えるのは、

これに該当する関数のみです。

詳しい説明は長くなるので割愛しますが、

非同期シグナルセーフ関数でない

関数を用いると予期せぬエラーの

メモリ破壊などの原因になってしまいます。

非同期シグナルセーフ関数には、

以下に示す関数が該当します。

`_Exit()`	`_exit()`	`abort()`	`accept()`
`access()`	`aio_error()`	`aio_return()`	`aio_suspend()`
`alarm()`	`bind()`	`cfgetispeed()`	`cfgetospeed()`
`cfsetispeed()`	`cfsetospeed()`	`chdir()`	`chmod()`
`chown()`	`clock_gettime()`	`close()`	`connect()`
`creat()`	`dup()`	`dup2()`	`execle()`
`execve()`	`fchmod()`	`fchown()`	`fcntl()`
`fdatasync()`	`fork()`	`fpathconf()`	`fstat()`
`fsync()`	`ftruncate()`	`getegid()`	`geteuid()`
`getgid()`	`getgroups()`	`getpeername()`	`getpgrp()`
`getpid()`	`getppid()`	`getsockname()`	`getsockopt()`
`getuid()`	`kill()`	`link()`	`listen()`
`lseek()`	`lstat()`	`mkdir()`	`mkfifo()`
`open()`	`pathconf()`	`pause()`	`pipe()`
`poll()`	`posix_trace_event()`	`pselect()`	`raise()`
`read()`	`readlink()`	`recv()`	`recvfrom()`
`recvmsg()`	`rename()`	`rmdir()`	`select()`
`sem_post()`	`send()`	`sendmsg()`	`sendto()`
`setgid()`	`setpgid()`	`setsid()`	`setsockopt()`
`setuid()`	`shutdown()`	`sigaction()`	`sigaddset()`
`sigdelset()`	`sigemptyset()`	`sigfillset()`	`sigismember()`
`sleep()`	`signal()`	`sigpause()`	`sigpending()`
`sigprocmask()`	`sigqueue()`	`sigset()`	`sigsuspend()`
`sockatmark()`	`socket()`	`socketpair()`	`stat()`
`symlink()`	`sysconf()`	`tcdrain()`	`tcflow()`
`tcflush()`	`tcgetattr()`	`tcgetpgrp()`	`tcsendbreak()`
`tcsetattr()`	`tcsetpgrp()`	`time()`	`timer_getoverrun()`
`timer_gettime()`	`timer_settime()`	`times()`	`umask()`
`uname()`	`unlink()`	`utime()`	`wait()`
`waitpid()`	`write()`

ちなみに最も良く使うであろう

printf関数は入っておりません。

なのでシグナルハンドラ内での使用は

控えた方が良いです。

最後にsig_atomic_t型変数です。

普通の変数を使用するより

こちらの変数を使用した方が安全です。

このアトミック(atomic)というのは、

何かの処理をする際に、

他から割り込みをされないことを保証

ということを意味しています。

さらにこの変数に

volatile修飾子を付けましょう。

volatile修飾子というのは、

よく組み込み系で使われるそうです。

volatileは、

変数へのアクセス最適化を

あえて無効化します。

プログラム上で変数を何回も

呼び出していても実際は

メモリから呼び出されていません。

レジスタに留めておいたものを使います。

つまり最適化してある場合は

変数を使いまわしています。

volatile修飾子はこの最適化を

意図的に無効するものです。

以上です。

上記の非同期シグナルセーフ関数と

sig_atomic型変数について

"なぜ"ということについて

あまり言及しませんでした。

こちらに詳しい説明が載っているので、

良ければ参考にしてみて下さい。

非同期シグナルセーフ関数について
https://www.jpcert.or.jp/sc-rules/c-sig30-c.html

sig_atomic型変数について
https://www.jpcert.or.jp/sc-rules/c-sig31-c.html

最後まで読んでいただきありがとうございました。