【Linux课程学习】：第20弹---信号入门专题（基础部分）

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Linux学习笔记：

https://blog.csdn.net/djdjiejsn/category_12669243.html

前言：

信号这专题也是很重要的，对之前学过的知识再次关联起来，形成闭环，对理解Linux操作系统有很大的帮助。信号的学习包含：1.信号的产生，2.信号的保存，3.信号的处理这三方面。关于信号的保存，在没学信号之前可能不太理解，学了以后，这步是必不可少的，因为在收到信号以后，因为block，可能不会马上处理。下面我们进行详细的讲解。

[4.1kill -l查看所有的信号：](#4.1kill -l查看所有的信号：)

一.信号入门-生活角度的信号：

对于日常生活来说，平常的闹钟，语言，铃声......这些都是信号，对于如何从生活中的信号去和Linux操作系统中的信号进行联系，我引入了下面这一个例子：

在我们点好外卖以后，外卖小哥会接单，商家会处理。但是我们点好外卖以后就可以去等外卖送到门口了，我们不需要关心怎么送到的，其他等问题，我们就和外卖小哥形成了异步。等外卖到了以后，会有电话或者门铃等信号告知我们外卖来了。但是我们不会马上处理这个信号，也就是说，但是我们心中是知道有这一个信号来了的。多久处理就是看其他各种情况了。在过了一会以后，我们处理这个信号，我们可以把外卖拿进去吃，也可以拿进去不吃，也可以干脆不去拿，忽略这一个信号了（啥都不干）。所以这就是处理信号。然后处理信号之前就是信号的保存等问题了。

二.技术角度的信号：

2.1键盘Ctrl+c产生信号：

在我们启动一个shell进程，然后运行一个死循环的程序。如果我们想要这个进程（前台进程）退出，我们就可以在键盘下按下Ctrl+c（Ctrl+c其实就是2号信号，SIGINT），就可以杀死进程了。它的逻辑先是这样的：

1.键盘按Ctrl+c组合键，键盘产生一个中断。

2.这个终端被操作系统获取，其实CPU的针脚能察觉到，然后OS操作系统可以拿到这个信息。

3.OS就可以去给一个进程发信号。

发信号的本质：去改进程PCB中的pending位图。

Ctrl+c：不能终止后台进程。

三.前台进程和后台进程

|------|-----------------------|
| 前台进程 | 进程在终端或用户界面中运行 |
| 后台进程 | 不占用用户的终端 |

3.1前台进程：

🍟前台进程的定义：

前台进程是用户启动并且需要保持与用户交互的进程。这些进程在终端或用户界面中运行，用户可以直接控制和管理它们。

🍟产生方式：

一般./test运行的就是前段进程。

🍟特点：

1.占用终端：前台进程会一直占用终端，直到它运行结束或者被暂停（如通过Ctrl+Z组合键）。在它运行期间，终端不能用于其他操作，除非暂停或终止这个前台进程。

**2.对终端信号敏感：**前台进程会接收并处理终端发送的信号。例如，当用户在终端中按下Ctrl+C组合键时，前台进程会收到SIGINT（中断信号）并通常会终止运行，除非它对这个信号进行了特殊的处理（如信号捕获和忽略）。

3.状态显示：当前台进程正常运行时，在ps命令的输出中（如ps -ef）显示为R状态，表示正在运行并占用CPU资源。如果通过Ctrl+Z组合键暂停了前台进程，它的状态会变为T，表示停止运行。

3.2后台进程：

🍟后台进程的定义：

后台进程是在后台运行的进程，它们不占用用户的终端，用户也不需要直接与之交互。后台进程通常用于执行一些不需要用户立即关注的任务，比如长时间的计算任务、数据备份任务、服务器的守护进程等。

🍟产生方式：

在前台进程后面加上**&符号**就是后台进程。

🍟特点：

1.不占用终端I/O：后台进程不会阻止用户在终端进行其他操作，它的输出信息（标准输出和标准错误输出）可以通过重定向的方式保存到文件中，这样就不会在终端显示，干扰用户的其他操作。例如，可以使用">output.log 2>error.log"来分别将标准输出和标准错误输出重定向到output.log和error.log文件中。
2.对信号处理方式不同：后台进程也会接收信号，但对一些信号的默认处理方式可能和前台进程不同。例如，后台进程一般不会因为Ctrl+C而终止，除非它专门对SIGINT信号进行了处理。
3.状态显示：后台进程在正常运行时也显示为R状态，不过它不会占用终端的I/O设备。和前台进程类似，后台进程也可以被暂停，状态变为T。可以使用bg命令让它在后台继续运行，或者用fg命令将其恢复到前台运行。

3.3关于前台进程和后台进程的命令：

fg //把后台进程放到前台。
bg //让暂停的后台进程继续运行。
jobs //查看前后台进程的信息

四.信号的分类

4.1kill -l查看所有的信号：

如果要查看更详细的信号信息，可以在man 7 signal中查看

下面就表示信号的分类，其实这些都是定义的宏，用数字也是一样的。

对于34号以后的信号是实时信号，我们这里不理解。主要研究的是34号以下的，1到31号。这里有31个信号，用一个int位图就能表示出来。

刚刚我们使用的信号：
1.Ctrl+c：SIGINT（2号信号）

2.Ctrl+\：SIGQUIT（3号信号）

4.2信号的终止：

信号终止一般有core和term终止。在man 7 signal中就会有详细的介绍，里面就会有是core终止还是term终止进程。

core和term终止进程基本差不多，唯一不同的就是：
如果进程发生core终止，可能会生成core文件。

但是必须是我们先把core file的大小调成大于0，这样才能生成core文件！！！

ulimit -c 1024：把core file文件改成1024字节。

ulimit -a：查看相关信息。

五.信号处理的常见方式

5.1信号处理的方式有三种：

1.忽略此信号。

2.执行该信号的默认处理动作。

3.提供一个信息处理函数，要求内核在处理这个信号的时候，切换到用户态执行这个函数，这种方式成为捕捉。

5.2对信号进行自定义处理：

对信号进行自定义处理的函数是：

头文件：

#include <signal.h>

函数原型：

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

函数解释：

1.signum表示的是要对几号信号进行处理。

2.handler是一个函数指针，表示的是自定义的方式。

typedef void (*sighandler_t)(int);

它的类型是一个返回值为void，参数为int的函数指针。

也可以传这些参数：
SIG_IGN：表示的是处理信号的方式是忽略此信号。

SIG_DFL：执行该信号的默认行为。

5.3对signal的应用

对signal的应用，我们可以通过命令行参数，就可以在shell命令行中对指定的信号进行指定的修改。

我们还可以通过for循环对31个信号的执行方式进行修改。那么以后OS给我们写的程序的进程发的终止信号就不起作用了。

那是不是我们的进程就一直不会被杀掉呢？

答案：9号信号是不运行我们进行修改的，它的行为会一直是终止进程。所以我们的进程是肯定能被杀死的。

下面是关于signal的应用：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void Handler(int signo)
{
    std::cout << "l love xy!signo:" << signo << std::endl;
}

void Uuage(std::string s)
{
    std::cout << "please use:" << std::endl;
    std::cout << s << " signo" << " pid" << std::endl;
}

int cout = 0;
void die(int signo)
{
    std::cout << " cout:" << cout << std::endl;
    abort();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 服务器，一秒可以累加多少次
    alarm(100);
    signal(SIGINT, die);
    sleep(5);
    unsigned int n = alarm(5);
    std::cout << n << std::endl;

    
    // abort();
    // std::cerr << "kill" << std::endl;
    // // raise(9);
    // if (argc != 3)
    // {
    //     Uuage(argv[0]);
    //     exit(1);
    // }

    // //-signum   信号的类型
    // int signum = std::stoi(argv[1] + 1);
    // // std::cout << signum << std::endl;

    // // pid
    // pid_t id = std::stoi(argv[2]);

    // int n = ::kill(id, signum);

    // if (n < 0)
    // {
    //     std::cerr << "kill" << std::endl;
    // }

    
    // 如果一直没有调用，那么Handler就一直不会被调用！
    // 不要放在循环中，因为只要进行说明一次，就会进行保存！

    // 九号信号是不能被捕捉的！！！
    // 不然如果把终止进程的信号全部捕捉，一个进程就不能被杀死
    // for (int i = 1; i <= 31; i++)
    // {
    //     signal(i, Handler);
    // }

    // while (1)
    // {
    //     std::cout << "pid:" << getpid() << std::endl;
    //     sleep(1);
    // }

    // int num = 0;
    // while (1)
    // {
    //     std::cout << "num:" << num << std::endl;
    //     sleep(1);
    //     ++num;
    // }
    return 0;
}

到这里文章就基本结束了，作为C++程序员，请保持持续的学习，每天的算法练习！在这里欢迎大家和我一起交流问题，共同进步。

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