前言

我们的生活中有很多的信号，例如早上的闹钟，过马路时的红绿灯，还有考试考砸回家之后妈妈的脸色等等都是信号。
例如早上起床时的闹钟，听到闹钟响了之后，我们就知道了我们接下来的动作，就是要起床去敲代码了，但是在听到闹钟之后，可能我们还有点困，把闹钟关掉了，但是闹钟已经响了这件事在我们的脑子里已经留下了印象，等过一会在一个合适的时间起床。
但是这跟我们的进程信号有什么关系呢？
其实他们之间的关系很大，在进程接收到一个信号之前，进程就早已经知道接下来的处理动作，而且在进程收到信号之后，也并不是说马上就去处理这个信号，而是会将这个信号保存下来，在一个合适的时间再去处理它，这与生活中的例子是十分相似的。

信号概念

信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

接下来通过一个例子来了解一下信号：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  while(1)
  {
    printf("i am process,i am waiting a signal!\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

在上边的程序运行之后，屏幕上会每隔一秒钟打印出一串信息，当我们按下Ctrl+c时，他便停止打印了，这其实就是我们通过键盘让操作系统给进程发送了信号，进程接收到信号之后才停止运行。

通过指令，也可以观察得出，在使用Ctrl+c，本来运行的进程就被杀死了。

信号入门

1.查看所有信号

使用kill -l指令就可以查看所有的信号。

仔细的同学就会发现，每个信号都有一个编号，但是呢，编号是从1到31，34到64，没有32和33号信号，而34号以上的信号是实时信号，我们只讨论前边的普通信号。

2.信号处理常见方式

刚才前边我们提到了信号在被发送之后，肯定需要处理，所以信号就有三种处理方式：

1.默认动作
2.忽略动作
3.自定义动作（通过自定义动作，我们可以实现对信号的捕捉）。

3. 发送信号过程

我们根据信号发送的时间，我们将信号发送分为三个过程，

一是信号产生，
二是信号保存，
三是信号处理，

后边的讲解我们就来围绕这三个方面。

信号是谁发送的？

其实信号本质上也是数据，需要保存在进程的PCB中，所以发送信号本质上就是向进程的task_struct中写入数据，但是内核并不相信任何人，所以能写入数据的只有操作系统，所以说信号肯定是由os发送的。

信号产生

介绍signal函数来捕捉进程

signal
头文件：
#include <signal.h>
函数原型：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
参数：
第一个参数signum：需要捕捉的信号编号
第二个参数handler：对信号自定义的行为，对捕捉信号的处理方法（函数），handler是一个回调函数，该处理方法的参数是 int，返回值是void
sighandler_t是一个函数指针

1.通过键盘产生

例子：

根据前边那个例子，我们输入Ctrl+c，可以给进程发送信号，说明信号是可以通过键盘产生的，你们肯定有人好奇这是几号信号呢？为了验证这个问题，我们就可以通过捕捉信号来解决：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
{
  void handler(int signo)
  {
        printf("i am %d signal\n",signo);
  }
  while(1)
  {
     for(int i=1;i<=31;i++)
     {
       signal(i,handler);
     }
    printf("i am process,i am waiting a signal!\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

我们来捕捉1到31号新号，在按下ctrl+c后，发现捕捉到了2号新号。这时当进程跑起来之后，按下ctrl+c后，进程不会被杀死，为了终止进程，可以使用kill -9 指令来终止进程，后边详细介绍。

同时，按下ctrl+\也可以发送信号终止进程。

那么2号信号和3号信号都可以终止进程，他们有什么区别呢？

通过man 7 signal 指令可以查看普通信号的默认动作。

我们发现2号信号的默认动作是Term，3号新号的默认动作是Core，他们之间有什么区别的，Term就是终止进程，而Core是进行核心转储，那么什么是核心转储呢？

Core Dump核心转储

首先解释什么是Core Dump。当一个进程要异常终止时,可以选择把进程的用户空间内存数据全部 保存到磁盘上,文件名通常是core,这叫做Core Dump。进程异常终止通常是因为有Bug,比如非法内存访问导致段错误,
事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因,这叫做Post-mortem Debug（事后调试）。一个进程允许=产生多大的core文件取决于进程的Resource Limit(这个信息保存 在PCB中)。默认是不允许产生core文件的,因为core文件中可能包含用户密码等敏感信息,不安全。在开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制,允许产生core文件。 首先用ulimit命令改变Shell进程的Resource Limit,允许core文件最大为1024K: $ ulimit -c 1024

在linux云服务器上，默认核心转储是关闭的，我们通过ulimit -a可以查看是否打开，使用ulimit -c 1024可以打开核心转储。


在核心转储功能打开之后，我们的程序如果出了bug，我们就可以通过gdb调试直接找出程序哪一行出现了问题，下边我们通过例子来验证一下这个功能：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
{
  //野指针错误
  int* p=NULL;
  *p = 100;
  return 0;
  }

我们发现当我们打开了核心转储功能之后，运行错误之后，会生成core文件，方便我们通过gdb调试来知道到底是哪一行出错了。

接下来使用gdb进行调试：
第一步：
修改makefile文件

第二步：
进行gdb调试：

最终我们发现，通过核心转储功能，我们获得了到底是哪一行出错了。

2.程序出现异常，导致收到信号

空指针异常

上个例子就是一个空指针异常，空指针异常就会造成进程的崩溃。


空指针异常会收到的是11号信号，当然也可以通过捕捉信号来验证：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
{
  void handler(int signo)
  {
     printf("i am %d signal\n",signo);
  }
  for(int i=1;i<=31;i++)
  {
      signal(i,handler);
  }
  //野指针错误
  int* p=NULL;
  *p = 100;
  return 0;
}

浮点数异常

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
int main()
{
  void handler(int signo)
  {
     printf("i am %d signal\n",signo);
  }
  for(int i=1;i<=31;i++)
  {
     signal(i,handler);
  }
  //浮点数异常
  int a=100;
  a/=0;
  printf("%d",a);
  return 0;
}

通过信号捕捉，我们发现浮点数错误发送的是8号信号，相同的，我们也可以根据核心转储来调试发现哪一条程序出现了问题。

3. 调用系统函数向进程发信号

kill函数

头文件
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
函数原型：
int kill(pid_t pid, int sig);
参数
第一个参数pid就是进程的pid
第二个参数sig是信号的编号
返回值
发送成功，返回0，否则返回-1

我们发现kill不仅是一条可以终止进程的指令，也是一个系统调用，这样我们就可以创建一个进程模拟kill指令的行为。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
  if(argc!=3)
  {
    printf("Usage:\n\t %s signo who\n", argv[0]);
    exit(1);
  }
  pid_t pid =atoi(argv[1]);
  int signo =atoi(argv[2]);
  kill(pid,signo);
  return 0;
}

再实现一个不断循环打印的进程。

我们使用我们模拟形成的进程后加上命令行参数，就可以实现这个功能。

raise函数

给自己这个进程发信号

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
  int count=0;
  while(1)
  {
    count++;
    sleep(1);
    printf("this is a process\n");
    if(count>5)  
      raise(2);
  }
  return 0;
}

这段代码就是让进程在五秒后给自己发送一个二号信号来终结自己。

abort函数

让自己给自己发送指定的信号。

abort就是让进程自己给自己发送6号信号，也是终止进程。

软件条件，触发信号发送

sigpipe信号

在匿名管道使用的时候，我们需要让父子进程一个关闭读端，一个关闭写端，当读端不读并且关闭读端的文件描述符`，写端就会收到一个信号代表读端已经关闭了。写端会收到sigpipe（13）号新号，是一种典型的软件条件。

sigalarm信号

还有alarm可以设置一个闹钟，后边可以加一个时间，在时间结束之后会发送一个信号。

函数：alarm
头文件：
#include <unistd.h>
函数原型:
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
参数：传入一个时间，单位秒
返回值：
若调用alarm函数前，进程已经设置了闹钟，则返回上一个闹钟时间的剩余时间，并且本次闹钟的设置会覆盖上一次闹钟的设置

总结

今天我们学习了信号的概念和信号的产生的四种方式，后续会讲解信号的后续内容。