🏆一、认识信号

🏆二、信号的产生

①通过终端按键产生信号

②调用系统函数向进程发信号

③由硬件异常产生信号

④软件条件产生信号

🏆三、进程退出时的核心转储的问题

🏆一、认识信号

生活中，有很多信号提示我们做出反应，比如发令枪提示我们要开跑了，闹钟提醒我们该起床了，红绿灯绿灯提示我们可以通过马路，当手机电量比较低时会提示我们低电量，手机铃声提示我们有来电。这些都可以算作是信号，不过我们识别这些指示后产生行为。而认识-->行为产生就是针对信号的一个基本逻辑。OS中的信号就是首先要能识别信号，然后根据信号做出相应的动作。

首先声明信号和信号量没有任何关系。那么当前OS可以识别的信号有哪些呢？

使用kill -l 指令查看当前系统支持的信号：

通过查看信号，发现没有0号、32号、33号信号。只有1-31、34-64各自31个信号。

其中把1号到31号信号叫做普通信号，34号到64号信号叫做实时信号。我们只谈前31种信号。

我们首先要说明，信号是给进程发送的，当信号到来的时候，我们不一定立马处理这个信号，因为我们进程可能正在处理其他事务。信号可以随时产生，它和进程是异步的，而进程可能正在处理其他事务说明我们进程收到信号时会保存信号，然后再处理信号。这就是了解掌握信号的一个逻辑。画一条线，就是：

如果一个信号是发给进程的，而进程要保存信号，那么应该保存在哪里呢？没错，保存在task_struct.普通信号有1-31号，那么很明显，又是一种位图的思想来保存信号。

unsigned int 32个比特位，而普通信号有31种，是够我们来保存的，用比特位的位置，代表信号编号；比特位的内容，代表是否受到该信号，0表示没有，1表示有。

发送信号的本质就是修改pcb中的信号位图！而它是内核维护的数据结构对象。PCB的管理者是OS，所以本质是OS向目标进程发送信号。

信号处理又是如何做的呢？

信号的处理动作有三种：

1、忽略此信号。

2、执行该信号的默认处理动作。

3、提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数，这种方式称为捕捉(Catch)一个信号。

这三种处理方式俗称忽略，默认和自定义处理。

举个例子可能会更加通俗易懂一些。

我们Linux上在运行可执行程序时，通常使用ctrl+c来终止前台进程。这是一个用来终止前台进程的热键，本质上ctrl+c是一个组合键，OS将其解释为2号信号--SIGINT.

interrupt from keyboard 意为通过键盘终止进程。

这里介绍OS提供的接口signal。

signum:信号编号

handler:这是一个函数指针类型，回调函数。

signal()函数的意义在于对于指定信号，设置一个自定义动作，自定义动作通过回调函数handler。

它是信号处理的接口，对应的是自定义动作。

有了这个接口，我们便可以验证我们说的ctrl+c 这个热键是2号信号。

针对ctrl+c 设置一个自定义动作。

上面代码的意思是：我们给2号信号设置自定义动作为，当发送2号信号，会调用handler方法打印。main函数中是一个循环，不断打印。那么只需要验证，当我们键盘输入ctrl+c就会调用handler方法打印就能验证。

可以看到，当执行kill -2命令的时候不再是终止进程，而是执行我们自己编写的自定义动作。执行热键ctrl+c的时候也是如此。

🏆二、信号的产生

铺设了前面的概念后再来聊信号的产生就很方便了。

①通过终端按键产生信号

除了ctrl+c这个热键可以终止前台进程，ctrl+\也是终止进程的热键。这些都属于通过终端按键产生信号。

ctrl+\对应的是3)SIGQUIT信号。

2号和3号默认就是终止进程。

②调用系统函数向进程发信号

🎃kill()

pid:要发送信号的目标进程pid。

sig:向目标进程发几号信号

编写两个cpp文件，mysignal.cc写的是调用kill()函数，它是通过命令行参数解析来实现的，而mytest.cc则是测试文件，通过运行mysignal.cc文件的可执行程序解析命令行参数来实现对mytest可执行程序的控制。

kill接口可以向任意进程发送任意信号。

🎃raise

raise()接口没有参数目标进程，raise()是给自己发送信号。

这段代码的含义是5s后将自己终止。

这个接口是非常简单的，它可以说就是kill(getpid(),signo).

🎃abort

abort()接口无参无返回值。它的用处是导致进程异常终止。调用abort()接口会给自己发送指定的信号。

这个指定的信号是6)SIGABRT信号。

我们可以验证一下

abort()也可以通过kill()封装。kill(getpid(),SIGABRT).

关于信号处理行为的理解：有很多的情况，进程收到的大部分的信号，默认处理动作都是终止进程。信号的意义不是由终止进程这个动作决定的，而是信号的不同代表不同的事件，但是对事件发生之后的处理动作(终止进程)可以是一样的！

③由硬件异常产生信号

信号产生，不一定非得用户显示发送。而是有时进程执行出现一些错误，OS会向进程发送一些信号。

🎄/0操作

这里因为有/0操作，所以OS发送给进程信号 8)SIGFPE.可以简单证明一下，用signal()信号将待验证的信号的默认动作改为自定义动作。如果OS给进程发送的确实是8号信号，那么就会执行8号自定义动作！

代码：

通过演示验证确实是当/0行为出现时OS发送给进程8号信号。

但是这里还有一些问题，我们观察演示发现只除了一次0，为什么OS一直发送信号呢？

可能有的老铁会觉得是因为在while循环中，我们不妨把/0操作放在循环之外。

通过演示可以看到并不是循环造成的。这里要解释这些现象，首先要介绍一些硬件相关的知识。

除0的理解

如图是我画的一个CPU内部的简化抽象图，eax就是寄存器。右边是代码。

其中当在执行计算时，eax1放10，eax2放0，eax3中放计算结果。除了要得到计算结果还要判断这个结果有没有问题，那么CPU中还有一个状态寄存器来衡量运算结果。

因为10/0得到无穷大，这样会导致状态寄存器中溢出标志位由0设为1.说明一下：溢出标记位用来标记计算结果是否有问题。默认为0，表示这次计算没有问题。而如果溢出标记位变为1，则表示本次计算处于溢出状态，意为本次计算结果没有意义，不需要被采纳。而这些运算异常会被OS检测到。所以会有OS向进程发送信号这一现象。那么为什么发送了这么多次信号而不是一次呢？

因为这里进程虽然受到了信号，但是因为我们将其设为了自定义行为，进程没有退出。因为CPU是时间轮转片式地执行进程，那么当进程再被调用。因为CPU的寄存器只有一份，但是寄存器中的内容属于当前进程的上下文，这些内容之前进程那一块的博客都讲述过。

重点来了：当进程被进行切换的时候，就有无数次状态寄存器被保存和恢复的过程。每一次恢复的时候，OS都会识别到CPU内部的状态寄存器中的溢出标识位是1.这也就是为什么出现了无数次的自定义行为！！！！

🎄空指针解引用

这里又是哪个信号呢？

可以看到，当发生空指针解引用问题时OS会向进程发送11)SIGSEGV段错误信号。

谈到指针就不得不说谈到虚拟地址和物理地址，因为指针本质就是虚拟地址。

虚拟地址转化为物理地址是通过页表的，除了页表还有一个硬件MMU。MMU叫做内存管理单元它是集成在CPU中的。通过页表在CPU形成物理地址然后去访问物理内存。

当访问nullptr时，因为不允许访问，MMU越界访问导致发生异常。OS识别到相关报错，发送信号给进程。

这里再次体现了虽然都是终止进程，但是根据信号的不同，可以得出引起退出的原因，反向定位问题。

④软件条件产生信号

因为软件条件产生信号，常见的有管道pipe因为读端关闭，写端一直写，OS会向写端发送SIGPIPE来终止进程，这里读端关闭就是软件条件。

🍎定时器alarm()软件条件

alarm()就类似我们手机的闹钟，不过它是给进程设置的，设定一个时钟，在seconds之后发送信号给进程。

而这个信号就是14)SIGALRM

演示闹钟：

这里代码的意思就是统计1s左右，我们的计算机能够将数据累计多少次。因为需要访问外设导致计数比较小。我们可以自定义设置行为：

可以看出不打印的时候，数量级差距有10^4,可以看出访问外设十分消耗时间。

无限闹钟:

alarm(0)表示取消闹钟。

为什么说闹钟是软件条件呢？这和OS的底层有关系。任意一个进程，都可以通过alarm系统调用在内核中设置闹钟，那么OS内可能会存在着很多闹钟，OS需要管理这些闹钟:先描述再组织！

OS内部比如说是通过优先级队列来管理这些闹钟，堆顶是最近一次的闹钟，OS会周期性地检测这些闹钟。这里当curr_timestamp>alarm.when时就是超时了。(curr_timestamp表示当前时间，alarm.when闹钟设定的时间)。alarm.p是alarm这个结构体中存储的进程的地址。

OS定期检查超时条件，当时间到了就会发送信号，它的这种行为全部由软件构成的，而条件体现在超时，所以是软件条件。