Linux 信号 - 技术栈

1.前台进程和后台进程

比如我这个前台指令当我休眠的时候我依然可以接收终端信号但是不会立即执行

比如 ll ls -l pwd当sleep结束玩后立马执行

但是当我把sleep10& 后台执行的时候我的终端可以接着输入其他指令而不会休眠10秒

前台进程只能有一个但是后台进程可以有多个

前台进程：会接收终端发出的信号（比如你在终端按快捷键触发的信号）
例：按 Ctrl+C 会给前台进程发 SIGINT 信号，进程会直接终止。
后台进程：默认不接收终端发出的信号（终端快捷键对它无效），只能通过 kill 命令手动发送信号。

2.主要信号

主要的信号有这些

标准信号（传统信号）

编号范围：1~31 号（对应你列表里的 1) SIGHUP 到 31) SIGSYS）

特点：是 Linux 早期定义的传统信号，存在 "信号丢失" 问题（同一信号多次发送可能只处理一次），功能偏向基础进程控制（终止、暂停、异常通知等）。

为什么刚好是1到31号呢 int刚好是32位相当于每一位都可以表示一个信号

int刚好是32位

实时信号

编号范围：34~64 号（对应你列表里的 34) SIGRTMIN 到 64) SIGRTMAX）

特点：是后期扩展的信号，支持 "可靠传递"（同一信号多次发送会按序处理，不会丢失），还能携带额外数据，主要用于进程间的实时通信场景。

没有32和33号信号！！！

我们目前主要学习标准信号

3.signal

作用是指定进程收到某个信号时要执行的动作。

cpp 复制代码

#include <signal.h>
// 定义：为 signum 信号设置处理函数 handler
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

通过这个函数我们可以验证一件事：我们平时使用的ctrl+c强制终止(对前台进程)

本质上就是2号信号

写一个代码测试一下就好了

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handle_sigint(int sig) {
    printf("\n收到SIGINT信号（编号：%d），不终止进程！\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_sigint);

    while (1) {
        printf("进程运行中...按Ctrl+C试试\n");
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

我们发现我们通过signal函数重新改变二号信号的执行动作

但是我们发现我们的ctrl+c就会执行二号信号的动作

因此我们可以断定ctrl+c本质上就是向进程发送二号信号

但是有些信号signal是没有用的

不然就会出现不可控的现象

比如你无法让一个死循环的进程终止

对于普通信号 sigal对下面这两个信号是没有用的

不信我们可以代码测试一下

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handle_sigint(int sig) {
    printf("\n收到SIGINT信号（编号：%d），不终止进程！\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGKILL, handle_sigint);
    while (1) {
        printf("进程运行中...我的pid是%d\n",getpid());
        sleep(20);
    }
    return 0;
}

4.kill

我们前面使用的kill函数本质上是一个函数封装的

cpp 复制代码

#include <signal.h>   // 信号相关定义
#include <sys/types.h> //  pid_t 类型定义（进程ID类型）
int kill(pid_t pid, int sig);

成功：返回 0；

失败：返回 -1，并设置全局变量 errno 指示错误原因（如进程不存在、权限不足等）。

pid 的取值决定了信号发送的目标

sig 是信号的编号或宏定义

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    while (1) {
        printf("进程运行中...我的pid是%d\n,进程20s后会接收到9号信号",getpid());
        sleep(20);
        kill(getpid(),SIGKILL);
        printf("没有接收到9号信号 进程未被终止\n");
    }
    return 0;
}

运行结果符合我们的预期程序接收到终止信号所以 printf("没有接收到9号信号进程未被终止\n");及其后面的语句没有被执行

4.异常

当我们异常的时候也会产生信号

这里我们以除0为例

使用空指针也是同理只不过信号不一样而已

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void fpe_handler(int sig) {
    printf("捕获到信号：%d（SIGFPE），原因：除0异常！\n", sig);
    sleep(20);
}

int main() {
    signal(SIGFPE, fpe_handler);

    printf("开始执行，准备触发除0...\n");
    int a = 10;
    int b = 0;
    int c = a / b;

    printf("计算结果：%d\n", c);
    return 0;
}

这个程序运行结果有一点和我们理解的一样

就是当除0时候操作系统会给进程发信号但是

1.为什么这个信号会被一直执行呢

2.并且操作系统怎么知道我除0了？？？

CPU 中存在标志 / 控制寄存器（属于当前进程的硬件上下文，仅与该进程绑定，不会影响其他进程）。当执行 "除以 0" 的运算时，CPU 会触发除法错误异常，此时寄存器会记录该异常的状态（并非 "溢出标志位"，溢出标志位对应算术溢出场景），而非简单的 "0 变 1"。

此时 CPU 会暂停当前进程、切换到内核态，由操作系统的 "异常处理程序" 接管；操作系统识别出该异常的类型是 "除 0" 后，会向对应的进程发送SIGFPE信号，完成 "异常→信号" 的转换。

处理函数只 "响应" 了信号，没 "解决" 触发信号的除 0 问题，所以除 0 代码会被反复执行，信号也反复触发。

5.core dump标志

我们前面学习过status结构但是没有介绍core dump标志

正常终止：高 8 位存exit()的返回值，低 8 位全 0；

被信号所杀：

低 7 位（图中 "终止信号"）：存终止进程的信号编号（比如 SIGSEGV 是 11、SIGFPE 是 8）；

第 8 位（图中 "core dump 标志"，即低 8 位的第 7 位）：存0/1，表示进程被该信号终止时，是否生成了 core 文件。

coredump在接收到一些信号的时候coredump会变成1

同时生成core文件方便我们事后调试

我们可以看到哪些信号会生成core dump

Linux 进程退出和进程控制-CSDN博客

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        int a = 10 / 0;
        exit(0);
    } else if (pid > 0) {
        int status;
        waitpid(pid, &status, 0);
        // 直接提取位7（第8位）的值：0=未生成core，1=生成core
        int core_flag = (status >> 7) & 1;
        printf("core标志位（第8位）值：%d\n", core_flag);
    }
    return 0;
}

core 文件是程序崩溃瞬间的 "内存镜像 + 运行上下文快照"，核心是程序崩溃时的运行状态数据，主要包含这些内容：

1.进程地址空间的内容

包括程序的代码段（执行的指令）、数据段（全局 / 静态变量）、堆（动态分配的内存，比如malloc的内容）、栈（函数调用链、局部变量、参数等）。

2.CPU 寄存器的状态

崩溃瞬间 CPU 各个寄存器（如程序计数器 PC、栈指针 SP、基址指针 BP 等）的值，能直接反映程序崩溃时正在执行的指令位置。

3.进程的上下文信息

比如进程 ID、崩溃时触发的信号（如 SIGFPE、SIGSEGV）、进程的资源占用状态等。

4.动态链接库的相关信息

程序依赖的动态库加载地址、链接关系等，方便调试时匹配对应的库文件。

这些内容的作用是还原崩溃现场------ 用调试工具（如gdb）加载 core 文件，就能查看崩溃时的函数调用链、变量值、执行位置，定位崩溃原因。

6.alarm

cpp 复制代码

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

seconds 定时秒数（0 表示取消当前定时器）

返回值 之前定时器的剩余秒数（无则返回 0）

进程同一时刻最多只有 1 个生效的闹钟，不存在 "多个未响闹钟排队" 的情况

调用 alarm(sec) 后，内核启动一个秒级定时器；

定时器到期时，内核向进程发送 SIGALRM 信号；
若不自定义 SIGALRM 信号处理函数，进程会被默认终止（需用 signal/sigaction 自定义处理逻辑）。

cpp 复制代码

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void sigalrm_handler(int sig) {
    printf("Alarm triggered! SIGALRM received 是14号编号\n");
}

int main() {
    signal(SIGALRM, sigalrm_handler);
    alarm(3);
    while(1);
    return 0;
}

7.abort

cpp 复制代码

void abort(void);

abort 是C 标准库中的函数，用于异常终止当前进程，属于紧急情况下的程序终止手段。它的核心设计目标是在程序检测到不可恢复的错误时，立即终止并留下调试线索（如核心转储文件）。

cpp 复制代码

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    // 未换行，缓冲区未刷新，abort后内容可能无法输出
    printf("检测到严重错误，即将终止程序");
    abort(); // 程序异常终止，后续代码不会执行
    printf("这行永远不会执行");
    return 0;
}