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Linux---进程信号

news 2025/10/8 7:09:02

一、预备

1.信号

①物理：闹钟，红绿灯，上课铃声，狼烟，电话铃声，敲门声......

②什么叫信号：终端人正在做的事情，是一种事件的异步通知机制

③技术层面：信号是一种给进程发送的，用来进行事件异步通知的机制

④异步：两件事情同步进行互不干扰，信号的产生，先对于进程的运行，是异步的！

2.基本结论

①信号处理，进程在信号没有产生的时候，早就直到信号该如何处理了

②信号的处理，不是立即处理，二十可以等一会再处理，合适的时候，进行信号的处理

③人能识别信号，是被提前“教育”过的，进程也是如此，OS程序员设计的进程，进程早已内置了对于信号的识别和处理方式！

④信号源非常多->给进程产生信号的信号源也非常多。

二、信号的产生

1.键盘产生信号

①信号有哪些

其中1~31是普通信号，34~64是实时信号，无需我们考虑

②ctrl+c：向目标进程发送二号信号(SIGINT)

Ⅰ代码演示

Ⅱ ctrl+c是给目标进程发送信号，相当一部分信号的处理动作，就是让自己终止

③信号的三种操作：进程收到信号之后，合适的时候，处理信号的动作有三种

Ⅰ默认处理动作(大部分信号默认处理动作是终止)

Ⅱ自定义处理动作

Ⅲ忽略处理

⑤前台进程和后台进程

Ⅰ前台进程(./test)：键盘产生的进程，只能发给前台进程

当运行程序时，输入ls，pwd等指令没有结果，因为前台进程只能有一个，系统运行./test就不能运行bash进程了

Ⅱ后台进程(./test &)：ctrl+c无法相应

运行程序时，bash为前台进程，所以输入命令时可以执行

Ⅲ区别与共性

前台进程能从键盘上获取标准输入，后台进程无法从标准输入中获取内容；但是都可以向标准输出上打印

Ⅳ原因

键盘只有一个，输入数据一定是给确定的进程的，前台进程必须只有一个，后台进程可以有多个，

前台的本质就是要从键盘获取数据的

Ⅴ相互转变

jobs：查询后台任务号

fg+任务号：后台变前台

ctrl+z：暂停前台任务，自动变后台

bg+任务号：暂停后运行后台任务

⑥什么叫做给进程发送信号

信号产生后，并不是立即处理，所以要求进程必须把信号记录下来，在合适的时候处理！

再task_struct中使用位图结构：收到几号信号将那位置1

发送信号本质就是向目标进程写信号(修改位图，pid和信号编号)

2.系统调用

①相关接口

Ⅰsignal：修改信号操作

Ⅱ kill: 杀死目标进程中的信号

Ⅲ raise：指明发送给信号

Ⅳ abort:使当前进程接收到信号而异常终止，使用6号信号,要求进程必须处理，忽视信号捕捉

②演示

sigal

mykill

二者同时运行

③9号和19号信号无法被捕捉

3.异常产生信号

①示例

Ⅰ除0

8号SIGFPE：浮点数错误

Ⅱ野指针

11号SIGSEGV：段错误

②本质使硬件无法产生页表无法对应从而返回错误

4.软件条件(SIGPIPE)

①alarm：闹钟，时间到向OS发送信号，默认终止

alarm(0):取消闹钟

14号信号SIGALRM

②代码演示

操作系统的执行方法，while循环从开机开始就不停

#include <functional>
#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <vector>void func1() {std::cout << "方法一" << std::endl;
}
void func2() {std::cout << "方法二" << std::endl;
}
void func3() {std::cout << "方法三" << std::endl;
}using func_t = std::function<void()>;
std::vector<func_t> funcs;void handlerSig(int sig) {std::cout << "###############" << std::endl;for (auto f : funcs)f();std::cout << "###############" << std::endl;int n = alarm(1);
}
int main() {funcs.push_back(func1);funcs.push_back(func2);funcs.push_back(func3);signal(SIGALRM,handlerSig);alarm(2);while (true) {pause();//暂停}
}

三、信号的保存

1.预备

①实际执⾏信号的处理动作称为信号递达(Delivery)

②信号从产⽣到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。

③进程可以选择阻塞 (Block )某个信号。

④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.

⑤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。

2.理解

在一个进程pcb中有三张表

①pending表(未决表)：保存收到的信号的位图,bit位的位置表示第几个信号，内容(0或1)表示是否收到

②block表：bit位的位置表示第几个信号，bit的内容表示是否阻塞

③handler表：是一个函数指针数组，下标表示信号，当使用signal函数时，第二个参数就是传入这个表，有默认，自定义，忽略三种方式，使用signal就是自定义

3.sigprocmask

调用函数可以读取或者更改进程的信号屏蔽字

①how

how 是核心控制参数，用于指定 sigprocmask 如何修改当前进程的信号掩码，必须传入以下 3 个预定义常量之一，决定了 set 中信号集的使用逻辑：

②set

set 是一个指向 sigset_t 类型的指针，sigset_t 是系统定义的信号集数据结构（可理解为 “存储多个信号的容器”），用于指定要 “阻塞 / 解除阻塞 / 替换” 的具体信号。

关键说明：

set 的值取决于 how 的作用：
- 当 how 为 SIG_BLOCK/SIG_UNBLOCK 时，set 需包含要 “添加阻塞” 或 “解除阻塞” 的信号；
- 当 how 为 SIG_SETMASK 时，set 就是新的完整信号掩码；
- 若 set 为 NULL，表示 “不修改信号集”，仅通过 oldset 获取当前掩码（此时 how 参数会被忽略）。

③oldset(输出型参数)

oldset 是一个指向 sigset_t 类型的指针，用于保存修改前的 “旧信号掩码”（即调用 sigprocmask 前进程的信号掩码状态）。

关键说明：

若 oldset 不为 NULL：系统会将修改前的信号掩码写入 oldset 指向的内存，便于后续恢复原状态（例如临时阻塞信号后，需还原为原来的阻塞规则）；
若 oldset 为 NULL：表示 “不需要保存旧掩码”，仅执行修改操作。

4.sigpending

①功能

1. 核心概念：待处理信号（Pending Signal）

在理解 sigpending 前，需先明确 “待处理信号” 的定义：

当一个信号被发送给进程时，系统会先检查该信号是否在进程的信号掩码中（即是否被阻塞）；
若未被阻塞：进程会立即处理该信号（执行信号处理函数或默认行为）；
若已被阻塞：信号不会被立即处理，而是被标记为 “待处理” 状态，暂存于进程的 “待处理信号队列” 中；
当该信号从信号掩码中被解除阻塞（如通过 sigprocmask(SIG_UNBLOCK)）后，进程会立即处理这个待处理信号。

注意：每个信号类型（如 SIGINT、SIGQUIT）在待处理队列中最多只有一个实例—— 若同一信号被多次发送且均被阻塞，只会记录一次，解除阻塞后也仅处理一次。

②参数：sigset_t *set(输出型参数)

set 是一个指向 sigset_t 类型（信号集）的指针，其作用是接收进程当前所有待处理信号的集合。

5.sig集合

①sigemptyset

功能：初始化一个信号集，将该信号集中所有信号的对应标志位都设置为 0，即清空信号集，使其不包含任何信号。
返回值：成功时返回 0；若出现错误，返回 - 1。

②sigfillset

功能：将信号集中的所有信号对应的标志位都设置为 1，也就是使该信号集包含系统支持的所有信号。
返回值：成功时返回 0；若出现错误，返回 - 1。

③sigaddset

功能：向指定的信号集 set 中添加一个特定的信号。signum 参数表示要添加的信号编号，比如常见的 SIGINT（信号编号通常为 2，代表终端中断信号）、SIGTERM（终止信号）等。
返回值：成功时返回 0；若出现错误（例如 signum 不是一个有效的信号编号，或者 set 指针无效等情况），返回 - 1。

④sigdelset

功能：从指定的信号集 set 中删除一个特定的信号。signum 是要删除的信号编号。
返回值：成功时返回 0；若出现错误（比如 signum 不是一个有效的信号编号，或者 set 指针无效，又或者要删除的信号原本就不在信号集中），返回 - 1。

⑤sigismember

功能：检查指定的信号 signum 是否存在于信号集 set 中。这是一个查询函数，用于判断某个信号是否被包含在特定的信号集中。
返回值：如果信号 signum 在信号集 set 中，返回 1；如果信号 signum 不在信号集 set 中，返回 0 ；若出现错误（比如 set 指针无效），返回 - 1。

⑥代码使用

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>void PrintPending(sigset_t &pending) {printf("我是一个进程(%d), pending: ", getpid());for (int signo = 31; signo > 0; signo--) {if (sigismember(&pending, signo)) {std::cout << "1";} else {std::cout << "0";}}std::cout << std::endl;
}// 先将2号信号进行屏蔽，然后不断获取pending表，然后向目标进程发送信号int main() {// 1.屏蔽二号信号sigset_t block, oblock;sigemptyset(&block);sigemptyset(&oblock); // 清空sigaddset(&block, SIGINT); // 添加信号sigprocmask(SIG_SETMASK, &block, &oblock);int cnt = 0;while (true) {// 获取pending集合sigset_t pending;sigpending(&pending);PrintPending(pending);sleep(1);cnt++;}return 0;
}

6.核心转储