第五部分：3---信号的介绍、产生、保存、处理

目录

信号的概念：

异步的概念：

信号的3种处理方式：

修改2号信号为自定义信号处理：

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信号捕捉后恢复和信号的忽略：

信号的分类与编号：

特殊的信号：

进程信号表的继承：

进程管理收到的普通信号：

系统调用kill向进程发送信号：

系统调用raise向自己发送信号：

系统调用abort向自己发送6号信号：

信号的产生方式：

异常产生信号：

发送信号的本质：

信号的概念：

• 信号是进程间通信的一种异步通知机制，用于向目标进程发送通知。

• 信号的处理是异步的，意味着信号可以在任何时候产生，而进程会在适当时机对信号作出处理。

异步的概念：

• 异步（Asynchronous）是指在编程或系统设计中，任务的执行不需要立即等待其他任务完成，而是可以在不阻塞的情况下继续进行。

信号的3种处理方式：

• 信号有三种处理方式：默认处理，忽略，自定义处理(捕捉)。

• 信号的捕捉，就是对信号设置自定义信号函数，signal函数会直接修改信号表中对应信号的处理函数指针，使其指向自定义信号处理函数。

#include<signal.h> //signal函数使用需要包含的头文件
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

修改2号信号为自定义信号处理：

#include<iostream> 
#include<unistd.h> //使用sleep
#include<signal.h> //使用signal
#include<cstdlib> //使用exit
using namespace std;
​
void signalHandle(int signum) //返回值必须为void，参数必须为int
{
    cout<<"收到信号"<<signum<<endl;
    exit(1);
}
​
int main()
{
    signal(2,signalHandle); //将2号信号设置自定义处理函数
    while(true)
    {
        cout<<"等待接收信号..."<<endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

信号捕捉后恢复和信号的忽略：

signal(int signum,SIG_IGN); //SIG_IGN：忽略该信号。
signal(int signum,SIG_DFL); //SIG_DFL：恢复为信号的默认处理方法（之前设置的处理函数将作废）。

信号的分类与编号：

• 信号分为两类：普通信号（1~31）和实时信号（34~64）。

• 信号以宏的方式实现，使用信号可以通过信号的宏名也可以通过信号的值。

• 使用 kill -l 可以查看当前系统支持的所有信号。

• 使用man 7 signal查看信号详细介绍。

特殊的信号：

• 没有 0 号信号，0 常用于表示进程的正常退出。

• 32 和 33 号信号是为操作系统内部保留的，用户进程不会使用这些信号。

• 9 号信号 (SIGKILL) 不能被进程捕获或忽略，称为“管理员信号”，确保进程可以被强制终止。

进程信号表的继承：

• 每个进程都有一张信号表，本质是一个函数指针数组，数组的下标就对应每一个信号的编号。

• 当使用fork()系统调用创建子进程时，子进程会复制父进程的信号处理表。这意味着父进程如何处理信号，子进程刚被创建时也会如何处理信号。

• 当一个进程通过 exec() 系列函数进程程序替换时，信号表中的自定义处理方式会恢复为默认处理方式（操作系统定义的默认行为）。

进程管理收到的普通信号：

• 进程收到某个信号，操作系统不会立即中断进程的执行，而是先记录该信号。当进程进入内核态时，操作系统会检查是否有待处理的信号，并根据优先级和进程的状态决定何时处理这些信号。

• 操作系统会使用一个位图来表示进程接收到的信号状态。位图中的每一位对应一个信号编号，通常信号编号从1开始。因此位图第0位是不用的。当对应位置为1时表示进程收到该信号，为0时表示进程没有收到对应信号。

• 位图的比特位数需要覆盖所有可能的信号。现代Linux系统中支持的信号通常远超过32个，所以可能需要使用多个uint32_t或更大的数据结构（如sigset_t）来存储信号。

系统调用kill向进程发送信号：

#include <signal.h> //头文件包含
int kill(pid_t pid, int sig); //向pid进程发送sig信号

系统调用raise向自己发送信号：

#include <signal.h>  //头文件包含
int raise(int sig); //向自己发送sig信号，相当于kill(getpid(),sig);

系统调用abort向自己发送6号信号：

#include <stdlib.h> 
void abort(void); //给自身发送6号信号强终止自己，即使使用signal重写了信号的处理方法，进程也会被强制结束。

信号的产生方式：

• 信号的产生方式主要有三种：

• 在linux下，通过特殊的键盘组合键可以产生信号，如上

• 通过一些系统调用可以产生信号。如上

• 程序运行过程中，某些程序异常会自动产生异常信号，如下

异常产生信号：

• 非法访问内存：当程序试图访问无效的内存地址时，会产生 SIGSEGV 信号（分段错误）。

• 浮点运算异常：当程序发生非法的浮点运算（如除以零）时，会产生 SIGFPE 信号。

• 非法指令：当程序试图执行非法或未知的指令时，会产生 SIGILL 信号。

• 总线错误：当程序发生不对齐的内存访问等硬件错误时，会产生 SIGBUS 信号。

• 断管（Broken Pipe）：当进程向一个没有读取端的管道写入数据时，会产生 SIGPIPE 信号。

发送信号的本质：

• 操作系统向进程发送信号，本质上是操作系统修改进程pcb的位图。

• 只有操作系统可以向进程发送信号，因为操作系统才是内核数据结构的管理者。

• 因此，上述产生信号的方式虽然有几种，但是信号的发送者只能是操作系统。