Linux：信号(一)

1. 信号是什么

信号的概念

Linux中信号(Signal)是进程间通信的一种基本机制，用于通知进程发生了某种事件或异常。信号是异步的，可能由操作系统、其他进程或进程自身触发。

kill -l  指令查看所有的信号

 上面的SIGHUP、SIGINT本质就是define宏定义，上面的1~31是普通信号，34~64信号是实时信号。

信号的基本作用

1. 通知进程某个事件(终止请求，错误处理等)

2. 允许进程对其他进程或操作系统内核发送简单消息

3. 处理异常(段错误，除0错误等等)

 基本结论

 1. 进程在信号没有产生的时候就知道信号如何处理了。

2. 信号的处理，不是立即处理，而是等到合适的时候再处理

3. 进程早已经内置了对于信号的识别和处理方式。

4. 给进程产生信号的信号源很多

2. 信号的产生

产生信号的方式有很多

为了验证信号的产生我们，需要使用下面的函数

定义：自己设置signum(第一个参数)信号的处理方式

函数声明与头文件

#include<signal.h>typedef void (*sighandler_t)(int);sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);

参数：

signum：是几号信号即信号的名称。

handler：函数指针，一个返回值类型为void 参数为int的函数

返回值：旧的信号处理函数,（函数指针）

(1). 键盘产生信号

按键	功能
ctrl+c	向进程发送SIGINT信号，终止进程。
ctrl+\	向进程发送SIGQUIT信号，终止进程
ctrl+z	向进程发送SIGSTP信号，暂停进程的执行

以ctrl+c为例

ctrl+c就是给目标进程发送信号(中断信号)，默认情况下导致进程终止掉。

ctrl+c只能终止前台进程无法终止后台进程。(在Linux中，前台进程只能有一个，后台进程可以为多个)

./test     前台进程

./test &  后台进程

 

我们可以看到ctrl+c没有终止进程，通过指令 kill -9 进程id 才将进程杀掉

在程序执行时也可以切换前后台程序

jobs 指令查看所有后台任务

fg 任务号   ：将指定的进程变为前台进程

ctrl+z  ：暂停当前进程。然后把进程切换到后台。

bg 任务号 ：让进程恢复运行变为后台进程

 我们看看被signal函数修改了处理方法(新处理方法不终止进程)的2号信号能否终止进程

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<signal.h>int cnt=0;
void handlerSig(int sig)
{std::cout<<"信号获取成功 ->"<<sig<<std::endl;}int main()
{signal(SIGINT,handlerSig);for(int i=0;;i++){std::cout<<i<<" hello pc pid: "<<getpid()<<std::endl;//效率低sleep(1);}return 0;
}

 执行结果如下，ctrl+c并不能终止进程了

(2).  系统接口

kill

功能：向指定的进程或进程组发送信号

函数原型及头文件

#include<signal.h>
int kill(pid_t pid,int sig);

参数：

pid：目标进程的id

sig：要发送的信号编号

返回值：

成功返回0，失败返回-1

 raise

功能：向自己发送信号

函数原型

#include<signal.h>
int raise(int  sig);

参数：

sig：发送的信号编号

返回值：
成功返回0，失败返回非0值

 abort

功能：向自己发送6号信号来终止程序执行。不会被signal所影响(会执行signal的自定义函数)进程还是会退出

函数原型与头文件

#include<stdlib.h>void abort(void);

参数：无

 (3). 硬件异常

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<signal.h>void handlerSig(int sig)
{std::cout<<"信号获取成功 ->"<<sig<<std::endl;raise(9);// abort();
}int main()
{for(int i=1;i<=32;i++)signal(i,handlerSig);for(int i=0;;i++){std::cout<<i<<" hello pc pid: "<<getpid()<<std::endl;//效率低// abort();//固定给自己发送信号6号，要求进程必须处理，不会继续执行程序了int a=10;int sum=0;a/=sum;//  /0错误  8号信号// int *p=nullptr;// *p=100;//野指针11号错误sleep(1);}return 0;
}

 除0错误触发8号信号与野指针触发11号信号，下面分别演示

OS为什么会知道硬件异常了呢？ 

信号全部都是操作系统发送的。程序犯错了后被OS识别到进程犯错()再发送信号

我们要访问一个变量进程控制块task_struct一定要会经过页表映射将虚拟地址转换为物理地址后访问，在CPU的MMU(内存管理单元)负责处理CPU的内存访问请求的计算机硬件。MMU中有相应的状态信息，访问不属于我们的虚拟地址，虚拟地址转换为物理地址时就会发生错误，将错误写入到自己的状态信息中，然后操作系统就会识别到错误，进而发送信号。

(4). 软件条件

管道通信时如果读端关闭了，写端进程还一直向管道写入数据，那此时写端进程就会收到SIGPIPE信号(13号信号)，因为不读了，写就没有意义。操作系统不做没有意义的事情就直接终止了。SIGPIPE就是防止进程在无意义操作中浪费资源与实践。

#include<stdio.h>
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<signal.h>
void handlerSig(int sig)
{std::cout<<"信号获取成功 ->"<<sig<<std::endl;// std::cout<<cnt<<std::endl;raise(9);// abort();
}int main()
{// for(int i=1;i<=32;i++)// signal(i,handlerSig);int fd[2];if(pipe(fd)<0){perror("pipe error");exit(1);}pid_t id=fork();if(id==0)//子进程{close(fd[0]);//关闭读char buffer[4096]="ttttt skl";while(1){write(fd[1],buffer,strlen(buffer));sleep(1);}close(fd[1]);return 0;}else{close(fd[0]);close(fd[1]);int status = 0;waitpid(id,&status,0);//通过进程等待查看信号printf("获得信号：%d\n",status&0x7f);}return 0;
}

 &0x7f获取后七位的值

使用signal的结果如下

13号信号不解释，17号是子进程终止时系统向父进程发送的信号

通过进程等待结果如下 

还能通过alarm函数来设定闹钟，到达设定时间后向我们的进程发送SIGALRM信号(14号信号)

后调用的alarm会被新的调用覆盖掉之前的定时器

函数原型与头文件

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

参数：

seconds：指定秒数后向当前进程发送SIGALRM信号，如果为0返回之前设置alarm的剩余时间。

返回值：函数返回之前定时器剩余秒数，如果之前没有设置定时器则返回0。(即之前alarm设置的秒数剩余多少秒)。

 

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include<signal.h>void handlerSig(int sig)
{std::cout<<"信号获取成功 ->"<<sig<<std::endl;raise(9);// abort();
}int main()
{for(int i=1;i<=32;i++)signal(i,handlerSig);alarm(6);for(int i=0;;i++){std::cout<<i<<" hello pc pid: "<<getpid()<<std::endl;//效率低sleep(1);}return 0;
}

执行结果如下所示

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这篇就到这里啦，(๑′ᴗ‵๑)Ｉ Lᵒᵛᵉᵧₒᵤ❤