【Linux】信号（上）

信号概念：

信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

1~31号：普通信号

34~64:实时信号

本篇只讨论普通信号。

应用角度的信号

在shell下启动一个前台进程：用户按ctrl+c，这个键盘输入产生一个硬件中断，被OS获取并解释成信号，发送给目标前台进程，前台进程收到信号进而引起进程退出。

注意：

1.Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程,只有前台进程才能接到像 Ctrl-C 这种控键产生的信号。

前台进程在运行过程中用户随时可能按下 Ctrl-C 而产生信号,也就是说该进程的用户空间代码执行

到任何地方都有可能收到 SIGINT 信号而终止,所以信号相对于进程的控制流程来说是异步。
信号常见处理方式：

1.忽略

2.执行该信号的默认动作

3.自定义动作-> 信号的捕捉
9，19号信号不能被自定义捕捉。

产生信号

1.通过终端按键产生信号

SIGINT的默认处理动作是终止进程,SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且Core Dump
Core Dump

当一个进程要异常终止时,可以选择把进程的用户空间内存数据全部保存到磁盘上,文件名通常是core,这叫做Core Dump。进程异常终止通常是因为有Bug,比如非法内存访问导致段错误,事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因,这叫做Post-mortem Debug（事后调试）。一个进程允许

产生多大的core文件取决于进程的Resource Limit(这个信息保存在PCB中)。默认是不允许产生core文件的,因为core文件中可能包含用户密码等敏感信息,不安全。在开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制,允许产生core文件。

2.调用系统函数向进程发信号

kill命令：调用kill函数实现，给特定进程发送信号。命令行可以输：kill -signo pid。

raise函数可以给当前进程发送指定的信号。（自己给自己发信号）

复制代码

#include <signal.h>
int kill(pid_t pid,int signo);
int raise(int signo);
这两个函数都是成功返回0，错误返回-1.

abort函数使当前进程接收到信号而异常终止。

复制代码

#include <stdlib.h>
void abort(void);
就像exit函数一样，abort函数总是会成功，所以无返回值。

3.由软件条件产生信号

复制代码

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
调用此函数可以设定一个闹钟，告诉内核在seconds秒后给当前进程发SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程。

4.硬件异常产生信号

硬件异常被硬件以某种方式检测到并通知内核，然后内核向当前进程发送适当的信号。

例如当前进程执行除以0的指令，CPU的运算单元会产生异常，内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程。再比如当前进程访问了非法内存地址，MMU会产生异常，内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。
模拟野指针异常：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void handler(int signo)
{
    std::cout<<"catch a signo:"<<signo<<std::endl;
}
int main()
{
    signal(SIGSEGV,handler);
    sleep(1);
    int* p=nullptr;
    *p=100;
    while(1);
    return 0;
}

由于操作系统是进程的管理者，所以上面所说的所有信号产生最终都要有操作系统来执行。

阻塞信号

复制代码

实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决(Pending)
进程可以选择阻塞(Block)某个信号
被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。
注意：阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

信号在内核中的表示

1.每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中,SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。

2.SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。

3.SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次,将如何处理?POSIX.1允许系统递送该信号一次或多次。Linux是这样实现的:常规信号在递达之前产生多次只计一次,而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。本篇不讨论实时信号。
sigset_t

从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储,sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的"有效"或"无效"状态,在阻塞信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否被阻塞,而在未决信号集中"有效"和"无效"的含义是该信号是否处于未决状态。阻塞信号集也叫做当
前进程的信号屏蔽字(Signal Mask).