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前言

本章主要讲信号的产生与处理以及信号的作用，再延展出core dump的相关概念，信号对于进程十分重要。

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一、信号是什么？

信号在我们的日常生活中也应用广泛，如信号灯，当绿灯亮起，我们就知道这条马路我们可以通行。我们今天所学习的信号也是同样的作用，是要让进程接受到不同信号所进行不同的处理方式。

二、学习步骤

使用kill -l命令查看信号列表

在之前学习进程状态的时候，我们就曾使用过kill命令来终止进程，而kill命令就是专门用来给进程发送信号的，那么常见的信号有哪些？
可以通过在shell输入

kill -l

可以看到有那么多信号，那么进程是如何识别这么多信号的呢？

在每一个进程的PCB中都存储相对应的信号位图结构，那么我们就可以大概知道，这种位图结构只需要由0置1就可以实现对信号的接受，而实际上也就是如此。

我们再来看上面这幅图，左边是它们的信号编号，右边则是它们的宏名称。

我们今天所讨论的是1-31的信号，其中34以上的信号为实时信号，不在我们本章的学习范畴中。

使用kill命令终止进程

我们可以先写一个死循环程序，使用kill终止进程


右侧在跑死循环程序，左侧使用ps axj命令查看运行进程的pid，再使用kill -2 pid命令来终止该进程。

所以这里我们就是对目标进程使用2号信号来终止该进程。

信号的捕捉

进程对于信号有三种处理方式：
1.默认处理
2.忽略（忽略也是一种处理方式，一般是等到合适的时间再进行信号处理）
3.自定义（捕捉信号）

对于信号的捕捉，系统给了我们这样一个接口函数，使用man 2 signal查看signal函数

这里的sighandler_t是函数指针。

signal函数的主要作用就是用于自定义捕捉信号，将signum的信号处理方式变换成handler的处理方式

代码如下（示例）：

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>

void catchSign(int signum)
{
    std::cout << "捕捉到" << signum << "号信号 pid:" << getpid() << std::endl;
}
int main()
{
    signal(SIGINT,catchSign);
    //signal(2,catchSign);
    while(true)
    {
        std::cout << "hello " << getpid() << std::endl; 
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

运行这一串代码之后，我们再尝试使用kill -2 pid 命令，就会发现

进程收到2号信号后不是终止进程，而是打印出我们catchSign的内容
然后如果你这个时候先想用ctrl+C来终止进程，你会发现也无法终止进程

这是为什么？ 因为ctrl+C这一组合键就是被OS识别为向前台进程发送2号信号！
我们还可以使用ctrl+\来终止进程。而ctrl+\其实也是被OS识别为向前台进程发送3号信号。

kill函数

shell命令有kill命令，C语言也提供了一个kill函数，可以向pid进程发送sig号命令。

raise函数

这个函数也是C语言提供的函数，用于对自己这个进程发送sig信号。

abort函数

abort函数使当前进程接收到(6)SIGABRT信号而异常终止。

Core dump

通过在shell输入 man 7 signal我们可以看到

Term代表终止，那么Core呢？ 我们刚刚也尝试使用了3号信号，进程仍然也终止了。这里的Core其实是指 触发该信号可能会发生Core dump(核心转储).

曾经我们在学习进程退出的时候，我们对于进程的退出状态有过探讨，如果进程由于收到信号异常退出，第8个bit位为core dump标志。 所以，核心转储到底是什么？ 它其实是为了保护进程在运行过程中所产生的数据，将内存的数据转储到磁盘中， 这就是核心转储！

示例代码：

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<wait.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        sleep(1);
        std::cout<<"子进程 " << getpid() << ":即将异常退出" << std::endl;
        raise(SIGQUIT);
    }
    int status = 0;
    waitpid(id, &status, 0);
    std::cout << "父进程: " << getpid() << " 子进程: " << id << " exit sign: " <<\
    (status & 0x7F) << " is core: " << ((status >> 7) & 1 ) << std::endl;
    return 0;
}

这段代码主要是让子进程向自己发送3号信号，并且3号信号是Core，父进程用status接收子进程的退出状态，通过按位与和右移bit位的方式，我们分别可以得到子进程退出时收到的信号和Core dump位。

运行如下

奇怪了，为什么这里的core还是0呢？ 实际上是因为我这里使用的是远端云服务器，而在云服务器上，核心转储功能是被默认关闭的！如果你使用的是虚拟机，虚拟机是默认打开的！

如何查看自己的核心转储功能是否被打开？

在shell输入ulimit -a命令

如何打开核心转储功能？

在shell输入ulimit -c size

需要注意的是core file的单位是block，因为要存储进程中所产生的数据还是要一定的磁盘空间来存储的，所以size不能太小。

注意：如果这里修改core file size 失败，尝试使用sudo来添加root权限。

这次我们打开了核心转储功能，再来试试上面的代码运行结果是否不同。

这次我们的core dump位成功为1，并且我们当前路径下还多出了一个core文件，该文件为二进制文件。

由软件条件产生信号

顾名思义，就是达到软件某种条件则会产生的信号，我们以alarm和SIGALRM信号为例。

先来看看alarm函数

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终止当前进程。

像alarm给进程设一个闹钟，当闹钟时间到了，达到了设定条件就发送信号，就叫做由软件条件产生信号。

通过alarm我们可以来测一测我们cpu每秒运算能力。

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<wait.h>

long long count = 0;

void catchALRM(int signum)
{
    std::cout << "count: " << count << std::endl;
    alarm(1);
}

int main()
{
    signal(SIGALRM,catchALRM);
    alarm(1);

    while(1)
    {
        ++count;
    }
    return 0;
}

这就是我的云服务器的cpu运算能力。

由硬件异常产生信号

对于我们而言最常见的就是除0的浮点数异常和野指针所产生的越界访问的异常。
这种其实是硬件上所发现的异常，然后再对进程发送终止信号。

先说SIGFPE浮点数异常信号，大家应该都知道我们程序内部进行的运算都是由cpu进行的，当出现除0时，cpu的状态寄存器会记录浮点数错误，然后OS在计算完毕后进行检查就会发送对进程发送SIGFPE信号。

野指针也是一样的，我们的进程中的虚拟内存的数据要映射到物理内存，会经过MMU（Memory Manager Unit内存管理单元）发现越界访问，也就发送对应的SIGSEGV信号，Segmentation violation段错误。

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