Linux信号——信号的产生（1）

news2025/4/3 5:51:08

注：信号vs信号量：两者没有任何关系！

信号是什么？

Linux系统提供的，让用户（进程）给其他进程发送异步信息的一种方式。

进程看待信号的方式：

1.信号在没有发生的时候，进程已经知道信号发生时该如何处理。

2.进程能够认识进程，很早之前，有人给进程中设置了识别特定信号的方式。

3.信号到来的时候，进程正在处理更重要的事情，进程暂时不能处理到来的信号，进程必须暂时要将到来的信号进行临时保存。

4.信号到了，可以不立即处理，可以在合适的时间处理。

5.信号是随时产生的，进程无法准确预料，所以信号是异步发送的。

为什么要有信号？

系统要求进程要有随时响应外部信号的能力，随后做出反应。

信号的具体知识

以这个时间轴进行学习
在这里插入图片描述

信号的产生

常见信号

数组和名字都可以标识信号，名字其实就是宏。
使用kill命令查看信号。
在这里插入图片描述
1-31为常用信号，右下的红框中是实时信号。
没有0，没有32,33 信号，共62个信号

信号的处理的方式——signal

a. 默认动作
b. 自定义处理信号——捕捉
c. 忽略了信号——是处理了信号吗？是的，处理方式就是忽略。
实际执行信号的处理动作称之为信号的递达，也就是以上三种方式。

signal函数

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

参数说明：
signum：信号编号（如 SIGINT、SIGTERM）。
handler：信号处理函数，可以是：
SIG_DFL：恢复默认行为。
SIG_IGN：忽略信号。
自定义函数指针：用户定义的处理函数。

返回值：（类型函数指针）
成功时返回之前的处理函数的地址。
失败时返回 SIG_ERR。

产生信号的第一种方式：kill命令

kill -9 进程pid ：发送一个信号，杀死一个进程

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
int main()
{
    while(true)
    {
        std::cout << "I am activing...,pid:" << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

结果：
使用命令kill -9 1121788
在这里插入图片描述
进程被杀死。

kill -2 进程pid ：发送一个信号，默认行为是使进程自己终止。

1.默认行为——进程自己终止

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
int main()
{
    while(true)
    {
        std::cout << "I am activing...,pid:" << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

结果：
在运行的进程中使用kill -2 1121490
在这里插入图片描述
进程自己终止。

2.自定义处理信号——捕捉

例子：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
void handler(int signo)
{
    std::cout << "get a sig, number is: "<< signo << std::endl;
}
int main()
{
    //signal调用完了，handler方法会被立即执行吗？不会，只是设置对应信号的处理方法。
    //未来我们收到对应的信号才执行handler方法。
    //未来进程如果一直没有收到SIGINT,handler也就永远不会被调用。
    signal(SIGINT,handler);//handler(SIGINT)
    while(true)
    {
        std::cout << "I am activing...,pid:" << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

结果：
在运行的进程中使用kill -2 1120892
在这里插入图片描述
默认行为被更改成其他方法。

3.忽略信号

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
int main()
{
    signal(SIGINT,SIG_IGN);//ignore忽略
    while(true)
    {
        std::cout << "I am activing...,pid:" << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

结果：
在运行的进程中使用kill -2 1120892
在这里插入图片描述
进程无任何反应——这条信号被忽略。

产生信号的第二种方式：键盘产生信号

Ctrl + c 被操作系统解释成2号信号
Ctrl + \ 被操作系统解释成3号信号

产生信号的第三种方式：系统调用

kill 系统调用函数

对任意进程发送任意信号。

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

参数说明：
pid：目标进程的进程 ID，具体行为取决于其取值：
>0：发送信号给 PID 为 pid 的进程。
=0：发送信号给当前进程组内的所有进程。

sig：要发送的信号编号（如 SIGTERM、SIGKILL）。

返回值：
成功返回 0，失败返回 -1，并设置 errno 。

例子：自定义mykill函数

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
using namespace std;

//mykill -9 pid
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        cout << "Usage: " << argv[0] << " -signumber pid" << endl;
        return 1;
    }

    int signumber = stoi(argv[1]+1);
    int pid = stoi(argv[2]);

    int n = kill(pid, signumber);
    if(n < 0)
    {
        cerr << "kill error, " << strerror(errno) << endl;
    }
    return 0;
}

raise 系统调用函数

对当前进程发送任意信号。

#include <signal.h>

int raise(int sig);  // 向当前进程发送信号 sig

参数说明：
sig： 信号编号（如 SIGINT、SIGTERM）。
返回值：
成功返回 0，失败返回非 0。

abort系统调用函数

对当前进程发送6号信号。

#include <stdlib.h>  // 必须包含的头文件

void abort(void);

**参数说明：**无（void）。
**返回值：**无返回值（void）。

产生信号的第四种方式：软件条件

alarm函数
对当前进程等待 seconds 秒后发送14号信号。

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

参数说明： seconds – 定时器的时间（秒）。若为 0，表示取消之前设置的定时器。
返回值：
返回之前尚未触发的定时器的剩余秒数。
若之前没有定时器，返回 0。

例子： 向当前进程5秒后发送14号信号，终止进程。

int main()
{
    alarm(5);//响一次

    int cnt = 0;
    while(true)
    {
        sleep(1);
        cout<< "cnt: "<< cnt++ << endl;
    }
    return 0;
}

结果： 向进程发送了14号信号，终止进程
在这里插入图片描述
注：闹钟只响一次。

例： 关于alarm的返回值

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
using namespace std;

int g_cnt = 0;
int ret = 0;

void handler(int sig)
{
    std::cout << "get a sig: "<< sig <<" g_cnt: "<< g_cnt <<endl;
    int n = alarm(2);
    cout<<"剩余时间："<< n <<endl;
}

int main()
{
    signal( 2 ,handler);

    alarm(50);//响一次

    int cnt = 0;
    while(true)
    {
        sleep(1);
        cout<< "cnt: "<< cnt++ << endl;
    }
    return 0;
}

结果： 在 cnt：3 时按下 Ctrl + C
在这里插入图片描述
这时获取alarm的返回值是剩余时间。

产生信号的第五种方式：异常

  1. 除0错误
    例子：
#include<iostream>
#include<unistd.h>

int main()
{
    int a = 10;
    a = a/0;

    while(true) sleep(1);
    return 0;

}

出现除0错误。
结果：发送8号信号（SIGFPE）
在这里插入图片描述

  1. 野指针问题
    例子：
#include<iostream>
#include<unistd.h>

int main()
{
    int *p = nullptr;
   *p = 100;//野指针

    while(true) sleep(1);
    return 0;

}

结果：发送11号信号（SIGEGV）
在这里插入图片描述

关于信号产生的各种情况的理解

信号保存在进程的PCB中，且以位图的方式保存在PCB中。
在PCB中以 uint32_t pending 变量进行保存。在这里插入图片描述
给进程发送信号，其实就是写入信号。向进程PCB中写入信号数据，PCB是内核数据结构，只有操作系统有权限写入，若用户想写入，操作系统提供系统调用供用户使用。
所以以上的信号产生的5种方式，实际上最终都是交给操作系统进行最后向进程写入信号的操作。

对于异常问题的解释

  1. 除0错误
    在这里插入图片描述
  2. 野指针
    在这里插入图片描述

总结

在这里插入图片描述

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