进程信号
- 🍳信号理解
- 🧈什么是信号？
- 🥞进程信号
- 🥓查看系统信号
- 🥩在技术角度理解信号
- 🍗注意
- 🍖信号处理
- 🧇信号异步机制
- 🍔信号产生
- 🍟通过终端按键产生信号
- 🥪signal函数注意事项
- 🥙 通过系统接口完成发送信号
- 🧆手写一个kill命令
🍳信号理解
🧈什么是信号？
- 在生活中，有很多的例子，例如：红绿灯、旗语、铃声等等，这些东西都是给人传递一种特定信号的，如在交通中，红灯停，绿灯行。
- Q：我们怎么知道红灯停绿灯行？
A：通过学习，了解的！即使我们现在不在道路上，我们也知道这个常识，知道当这个信号出现时我们应该怎么处理，即使当前信号还没出现！
🥞进程信号
信号是给进程发送的，那么进程也有对应的信号处理的机制（这个好比我们知道交规一样，进程信号处理机制是程序员预先设定好的！），一样的道理，即便是信号还没有产生，但是进程已然存在对应信号的处理机制！
🥓查看系统信号
- kill-l 命令
🥩在技术角度理解信号
- 用户输入命令,在Shell下启动一个前台进程。
. 用户按下 Ctrl-C ,这个键盘输入产生一个硬件中断，被OS获取，解释成信号，发送给目标前台进程
. 前台进程因为收到信号，进而引起进程退出
[hb@localhost code_test]$ cat sig.c
#include <stdio.h>
int main()
{
while(1){
printf("I am a process, I am waiting signal!\n");
sleep(1);
}
}
[hb@localhost code_test]$ ./sig
I am a process, I am waiting signal!
I am a process, I am waiting signal!
I am a process, I am waiting signal!
^C
[hb@localhost code_test]$
假设你是一个进程，而快递员代表操作系统。你的任务是一直等待快递员送信号（快递）给你。在这里，快递员相当于操作系统，会向你发送各种信号，如Ctrl-C信号。
代码中的while(1)表示你一直在等待，就像一直在家里等待快递。每秒你都打印出一条消息：“I am a process, I am waiting signal!”，表示你不断地检查是否有快递到达。
当你收到了Ctrl-C信号时（就像快递员按响了你家门铃），你会看到在终端上出现"^C"，并且你的程序会终止执行。
这就是代码信号处理过程的模拟。你作为一个进程一直在等待信号，而操作系统会发送不同的信号给你，如Ctrl-C信号，你需要对这些信号做出相应的处理，比如终止程序的执行。
总结来说，代码中的进程等待信号的过程就像你一直在家等待快递的到来。当操作系统发送信号给你，你需要对信号做出相应的处理，就像按下了门铃后你会去开门签收快递。不同的信号可以触发不同的处理动作，让你的程序做出相应的反应。
🍗注意
- Ctrl-C 产生的信号只能发给前台进程。一个命令后面加个&可以放到后台运行,这样Shell不必等待进程结束就可以接受新的命令,启动新的进程。
- Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程,只有前台进程才能接到像 Ctrl-C 这种控制键产生的信号。
- 前台进程在运行过程中用户随时可能按下 Ctrl-C 而产生一个信号,也就是说该进程的用户空间代码执行到任何地方都有可能收到 SIGINT 信号而终止,所以信号相对于进程的控制流程来说是异步(Asynchronous)的
🍖信号处理
🧇信号异步机制
- 什么是异步？
异步是指事件之间不需要严格的同步和等待，而是可以独立地进行处理。在异步操作中，一个事件的触发并不会导致程序的立即停顿或阻塞，而是允许程序继续执行其他任务，而后在合适的时间点再去处理该事件或结果。
异步操作通常用于处理耗时较长的任务，如网络请求、文件读写、数据库查询等。在传统的同步操作中，当执行这些耗时任务时，程序会一直等待任务完成才能继续执行后续代码。而在异步操作中，程序可以先发起这些耗时任务，然后继续执行其他代码，等待任务完成后再进行后续处理。
异步操作可以提高程序的响应性能和效率，尤其在涉及到多任务并行处理的场景下，异步操作能够更好地利用系统资源和提高系统的并发能力。
在编程中，异步操作通常通过回调函数、事件驱动机制、多线程或异步IO等方式来实现。一些编程语言和框架提供了异步编程的支持，使得开发者能够更方便地处理异步操作。
== 因为信号的产生是异步的，当一个信号产生的时候，对应的进程可能正在处理其他的更加重要的事情，那么进程可以暂时不去处理这个信号 ==
当一个信号产生时 进程可能执行的操作：
- 🦴处理信号
- 默认动作
- 忽略
- 自定义函数处理
- 🌭暂时不处理 （标记）
在操作系统中，当进程收到信号后，如果不设置忽略，操作系统会在进程的 PCB（进程控制块）中记录该信号的待处理状态。这通常通过在 PCB 中的位图（或类似的数据结构）来实现。
在 Linux 中，进程的 PCB 数据结构中有一个名为 sigpending 的位图，用于表示当前已经到达但还未处理的待处理信号。当进程收到信号但还未处理时，相应信号的位会被设置为 1。一旦进程开始处理该信号，操作系统会将对应位重新设置为 0，表示信号已经处理完成。
具体来说，sigpending 位图在 PCB 数据结构中用于存储当前进程收到但还未处理的信号。当进程收到信号时，相应信号的位会被设置为 1，表示信号已经到达。当进程准备处理信号时，会检查 sigpending 位图，找到所有待处理的信号，并依次处理它们。处理完成后，相应信号的位会被重新设置为 0，表示信号已经处理完毕。
这样，即使进程在收到信号后没有立即处理，操作系统也能够记录信号的状态，并在适当的时候通知进程处理相应的信号。这种方式实现了异步信号处理，允许进程在合适的时候处理优先级较高的信号，而不会被阻塞在处理低优先级的信号上。
🍔信号产生
🍟通过终端按键产生信号
-
man 2 signal 查看函数
-
signal函数是用于在Unix/Linux系统中设置信号处理函数的函数。它允许我们指定在收到指定信号时应该执行的处理函数，从而实现对信号的处理。
-
函数原型
#include <signal.h>
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);
- 🍕参数说明：
- signum：指定要设置处理函数的信号的编号。可以使用预定义的宏（如SIGINT、SIGTERM等），也可以使用对应的信号编号。例如，SIGINT表示用户键入Ctrl+C产生的中断信号。
- handler：指定要注册的信号处理函数。它是一个函数指针，指向一个形如void func(int)的函数，该函数接收一个整数参数（表示信号编号）并无返回值。
- 函数的返回值是一个函数指针，表示之前注册的处理函数。
-
使用signal函数时，一般会先定义一个自定义的信号处理函数，然后通过signal函数将其注册到指定的信号上。当进程收到相应的信号时，操作系统会调用该信号处理函数来处理该信号。函数回调机制在这里体现在信号发生时，系统通过函数指针调用我们提供的处理函数。
-
测试代码
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void sigHandler(int signum) {
printf("Received signal %d\n", signum);
}
int main() {
// 注册SIGINT信号处理函数为sigHandler
//只是注册 当singint产生的时候才会被调用，如果不产生，就不会被调用
signal(SIGINT, sigHandler);
printf("Waiting for SIGINT...\n");
while (1) {
// 进程持续运行，等待信号发生
}
return 0;
}
在上述示例中，当用户在终端中按下Ctrl+C（产生SIGINT信号）时，进程会调用sigHandler函数来处理该信号，并输出"Received signal 2"（因为SIGINT的编号是2）。
注意：使用signal函数时，需要注意信号的可重入性问题。在一些情况下，建议使用更加安全可靠的sigaction函数来替代signal函数。
- 结果
🥪signal函数注意事项
signal函数可以自定义信号的处理机制，如上面所示，当在终端按下Ctrl+c（也就是2号进程）时会打印一个： Received signal 2 这就是我们的自定义行为
那么所有的信号都可以被自定义吗？
答案：不是 9号信号不可以被定义 （管理员信号 ）
Linux中的9号信号是SIGKILL，也称为强制终止信号。SIGKILL用于立即终止一个进程，并且该信号无法被捕获或忽略。当进程收到SIGKILL信号时，它会立即终止，不会有任何处理和清理工作。
通常情况下，应该避免直接使用SIGKILL信号来终止进程，除非有特殊原因需要强制终止进程。因为进程没有机会进行资源清理和善后工作，可能会导致数据丢失或其他不稳定的情况。
相比之下，可以使用SIGTERM信号来通知进程进行正常退出，这样进程有机会在收到信号后进行资源释放和善后工作，保证系统的稳定性。
🥙 通过系统接口完成发送信号
- man 2 kill
在Linux和类Unix操作系统中，kill函数用于向指定进程发送信号。它可以用来发送预定义的信号，如终止进程、中断进程、挂起进程等。
函数原型如下
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
参数说明：
- pid: 指定目标进程的进程ID。可以是正整数表示目标进程的进程ID，也可以是负整数：
- 正整数：发送信号给指定进程ID的进程。
- 0：发送信号给当前进程组中的所有进程。
- -1：发送信号给系统中的所有进程，除了init进程（进程ID为1）和调用进程的父进程。
- 负整数：发送信号给指定进程组ID的所有进程（进程组ID为-pid）。
- sig: 指定要发送的信号编号。可以是预定义的信号宏，也可以是自定义的信号编号。
🧆手写一个kill命令
//手写一个kill命令
static void Usage(const std::string &proc)
{
cerr<<"Usege：\n\t"<<proc<<"signo pid"<<endl;
}
int main(int argc,char *argv[]) {
if(argc!=3)
{
Usage(argv[0]);
exit(1);
}
if(kill(static_cast<pid_t>(atoi(argv[2])),atoi(argv[1]))==-1) //类型转换 调用函数
{
//失败报错
cerr<<"kill"<<strerror(errno)<<endl;
exit(2);
}
return 0;
}
- 代码解释：
if (argc != 3): 这行代码判断命令行参数的数量是否为3，即程序名本身和两个额外参数。如果不是3个参数，说明用户输入有误，程序没有正确使用，因此调用Usage函数输出使用方法，并通过exit(1)终止程序运行。
kill(static_cast<pid_t>(atoi(argv[2])), atoi(argv[1])): 这行代码使用kill函数向目标进程发送信号。argv[2]是第二个命令行参数，即目标进程的进程ID，通过atoi函数将字符串转换为整数，并使用static_cast<pid_t>进行类型转换，以满足kill函数的参数要求。argv[1]是第一个命令行参数，即要发送的信号编号，也通过atoi函数将字符串转换为整数。最终调用kill函数发送信号，如果发送失败，kill函数会返回-1，此时程序会输出相应的错误信息，使用cerr输出错误消息，然后通过exit(2)终止程序运行。
总的来说，这段代码用于向指定进程发送信号，并根据发送结果输出相应的错误信息，是一个简单的进程通信示例
- 代码测试
test
using namespace std;
#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
while(1)
{
cout<<"这是一个进程，pid是:"<<getpid()<<endl;
}
return 0;
}
- 运行结果
成功~
🌮 🌯 🥗 🥘 🍝 🍜 🍲 🍛 🍣 🍱 🥟 🦪 🍤 🍙 🍚 🍘 🍥 🥠 🥮 🍢 🍡 🍧 🍨 🍦 🥧 🧁 🍰 🎂 🍮 🍭 🍬 🍫 🍿
