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1.信號是什么？

信號其實就是一個軟件中斷。

例：

輸入命令，在Shell下啟動一個前臺進程。

用戶按下Ctrl-C，鍵盤輸入產生一個硬件中斷。

如果CPU當前正在執行這個進程的代碼，則該進程的用戶空間代碼暫停執行， CPU從用戶態切換到內核態處理硬件中斷。

終端驅動程序將Ctrl-C解釋成一個SIGINT信號，記在該進程的PCB中（也可以說發送了一個SIGINT信號給該進程）。

當某個時刻要從內核返回到該進程的用戶空間代碼繼續執行之前，首先處理PCB中記錄的信號，發現有一個SIGINT信號待處理，而這個信號的默認處理動作是終止進程，所以直接終止進程而不再返回它的用戶空間代碼執行。

在這個例子中，由ctrl+c產生的硬件中斷就是一個信號。Ctrl+C產生的信號只能發送給前臺進程，命令后加&就可放到后臺運行。Shell可同時運行一個前臺進程和任意多個后臺進程，只有前臺進程才能接受到像CTRL+C這種控制鍵產生的信號。

2.信號的種類

使用命令查看：

kill-l

非可靠信號：1~31號信號，信號可能會丟失可靠信號：34~64號信號，信號不可能丟失

SIGHUP：1號信號，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制終端上掛起信號，或讓進程結束），ation：term

SIGINT：2號信號，Interrupt from keyboard（鍵盤輸入中斷，ctrl + c ），ac tion：term

SIGQUIT：3號信號，Quit from keyboard（鍵盤輸入退出，ctrl+ | ），action：core，產生core dump文件

SIGABRT：6號信號，Abort signal from abort(3)（非正常終止，double free），action：core

SIGKILL：9號信號，Kill signal（殺死進程信號），action：term，該信號不能被阻塞、忽略、自定義處理

SIGSEGV：11號信號，Invalid memory reference（無效的內存引用，解引用空指針、內存越界訪問），action：core

SIGPIPE：13號信號，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 寫入無人讀取的管道，會導致管道破裂），action：term

SIGCHLD：17號信號，Child stopped or terminated（子進程發送給父進程的信號，但該信號為忽略處理的）

SIGSTOP：19號信號，Stop process（停止進程），action：stop

SIGTSTP：20號信號，Stop typed at terminal（終端上發出的停止信號，ctrl + z），action：stop

具體的信號采取的動作和詳細信息可查看：man 7 signal

3.信號的產生

3.1硬件產生

硬件產生即通過終端按鍵產生的信號：

ctrl + c：SIGINT(2)，發送給前臺進程，& 進程放到后臺運行，fg 把剛剛放到后臺的進程，再放到前臺來運行

ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定場景

ctrl + | ：SIGQUIT(3)，產生core dump文件

產生core dump文件的條件：

當前OS一定不要限制coredump文件的大小，ulimit-a
磁盤空間要足夠
如何產生：
3.1解引用空指針，收到11號信號，產生coredump文件
3.2內存訪問越界，程序一旦崩潰，就會收到11號信號，也就會產生coredump文件
3.3 double free，收到6號信號，并產生core dump。
3.4free（NULL），不會崩潰

3.2軟件產生

軟件產生即調用系統函數向進程發信號

kill函數

#include
#include
intkill(pid_tpid,intsig);
參數解釋：
pid：進程號
sig：要發送的信號值
返回值：成功返回0，失敗返回-1，并設置錯誤

kill命令：kill -[信號] pid，

abort：void abort(void);，收到6號信號，誰調用該函數，誰就收到信號

alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14號信號，告訴內核在seconds秒后給進程發送SIGALRM信號，該信號默認處理動作為終止當前進程。

4.信號的注冊

信號注冊又分為可靠信號的注冊和非可靠信號的注冊。信號注冊實際上是一個位圖和一個sigqueue隊列。

4.1非可靠信號的注冊

當進程收到非可靠信號時：

將非可靠信號對應的比特位置為1

添加sigqueue節點到sigqueue隊列當中，但是，在添加sigqueue節點的時候，隊列當中已然有了該信號的sigqueue節點，則不添加

4.2可靠信號的注冊

當進程所受到可靠信號時：

在sig位圖中更改信號對應的比特位為1不論之前sigqueue隊列中是否存在該信號的sigqueue節點，都再次添加sigqueue節點到sigqueue隊列當中去

5.信號的注銷

5.1非可靠信號的注銷

信號對應的比特位從1置為0將該信號的sigqueue節點從sigqueue隊列當中進行出隊操作

5.2可靠信號的注銷

將該信號的sigqueue節點從sigqueue隊列當中進行出隊操作需要判斷sigqueue隊列當中是否還有相同的sigqueue節點：①沒有了：信號比特位從1置為0②還有：不會更改sig位圖中的比特位

6.信號阻塞

6.1信號是怎樣阻塞的？

信號的阻塞，并不會干擾信號的注冊。信號能注冊，但不能被立即處理，將block位圖中對應的信號比特位置為1，表示阻塞該信號進程收到該信號，還是一如既往的注冊當進程進入到內核空間，準備返回用戶空間的時候，調用do_signal函數，就不會立即去處理該信號了當該信號不被阻塞后，就可以進行處理了

6.2sigprocmask

函數原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);參數解釋：

how，該做什么樣的操作
SIG_BLOCK：設置信號為阻塞
SIG_UNBLOCK：解除信號阻塞
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖
set：用來設置阻塞位圖
SIG_BLOCK：設置某個信號為阻塞，block（new）=block（old）|set
SIG_UNBLOCK：解除某個信號阻塞，block（new）=block（old）&（~set）
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖，block（new）=set
oldset：原來的阻塞位圖

例：下述例子，信號全部被阻塞，采用kill -9，將該進程結束掉

#include
#include
#include


voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changethesignal%d
",signumber);
}

intmain()
{
sigset_tset;
sigset_toldset;
sigfillset(&set);//所有比特位全置為1，則信號全部會被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sleep(1);
}

return0;
}

結果：此時發送信號是不會有作用的，采用kill -9強殺掉

7.信號未決

7.1 未決概念

實際執行信號的處理動作稱為信號遞達（Delivery），信號從產生到遞達之間的狀態，稱為信號未決（Pending）。進程可以選擇阻塞（Block）某個信號。被阻塞的信號產生時將保持在未決狀態，直到進程解除對此信號的阻塞，才執行遞達的動作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要信號被阻塞就不會遞達，而忽略是、在遞達之后可選的一種處理動作。

7.2 sigpending

函數原型：int sigpending(sigset_t *set);讀取當前進程的未決信號集，通過set參數傳出。調用成功返回0，出錯返回-1.

例：

#include #include #include voidsignalcallback(intsignumber) { printf("changsignumber%d ",signumber); } voidprintsigset(sigset_t*set) { inti=0; for(;i

結果：

8.信號的處理方式

每個信號都有兩個標志位分別表示阻塞和未決，還有一個函數指針表示處理動作。

在上述例子中：

SIGHUP信號未阻塞也未產生過，當它遞達時執行默認處理動作。

SIGINT信號產生過，但正在被阻塞，所以暫時不能遞達。雖然它的處理動作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個信號，因為進程仍有機會改變處理動作之后再解除阻塞。

SIGQUIT信號未產生過，一旦產生SIGQUIT信號將被阻塞，它的處理動作是用戶自定義函數sighandler。

8.1signal函數

該函數可以更改信號的處理動作。

typedefvoid(*sighandler_t)(int);
sighandler_tsignal(intsignum,sighandler_thandler);
參數解釋：

signum：更改的信號值
handler：函數指針，要更改的動作是什么

實際上，該函數內部也調用了sigaction函數。

8.2sigaction函數

讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作。

intsigaction(intsignum,conststructsigaction*act,structsigaction*oldact);

參數解釋：

signum：待更改的信號值

struct sigaction結構體：

void(*sa_handler)(int);//函數指針，保存了內核對信號的處理方式
void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);//
sigset_tsa_mask;//保存的是當進程在處理信號的時候，收到的信號
intsa_flags;//SA_SIGINFO，OS在處理信號的時候，調用的就是sa_sigaction函數指針當中
//保存的值0，在處理信號的時候，調用sa_handler保存的函數
void(*sa_restorer)(void);

例：

#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignumber%d
",signumber);
}


intmain()
{
structsigactionact;//act為入參
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=0;
act.sa_handler=signcallback;

structsigactionoldact;//oldact為出參
sigaction(3,&act,&oldact);
while(1)
{
sleep(1);
}
return0;
}

結果：

8.3 自定義信號處理的流程

task_struct結構體中有一個struct sighand_struct結構體。

struct sighand_struct結構體有一個struct k_sigaction action[_NSIG]結構體數組。

該數組中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信號的處理方式，通過改變其指向，可以實現我們對自定義信號的處理。

9.信號的捕捉

9.1信號捕捉的條件

如果信號的處理動作是用戶自定義函數，在信號遞達時就調用這個函數，這就稱為信號捕捉。

9.2信號捕捉流程

內核態返回用戶態會調用do_signal函數，兩種情況：

無信號：sys_return函數，返回用戶態

有信號：先處理信號，信號返回，再調用do_signal函數例：

程序注冊了SIGQUIT信號的處理函數sighandler。

當前正在執行main函數，這時發生中斷或異常切換到內核態。

在中斷處理完畢后要返回用戶態的main函數之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。

內核決定返回用戶態后不是恢復main函數的上下文繼續執行，而是執行sighandler函數， sighandler和main函數使用不同的堆棧空間，它們之間不存在調用和被調用的關系，是兩個獨立的控制流程。

sighandler函數返回后自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核態。

如果沒有新的信號要遞達，這次再返回用戶態就是恢復main函數的上下文繼續執行了。

10.常用信號集操作函數

intsigemptyset(sigset_t*set);：//將比特位圖全置為0

intsigfillset(sigset_t*set);//將比特位圖全置為1

intsigaddset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號信號置為1

intsigdelset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號信號置為0

intsigismember(constsigset_t*set,intsignum);//信號signum是否是set位圖中的信號

11.SIGCHLD信號

該信號是子進程在結束是發送給父進程的信號，但是該信號的處理方式是默認處理的。父進程對子進程發送過來的SIGCHLD信號進行了忽略處理，就會導致子進程成為僵尸進程。

可以自定義該信號的處理方式：

#include
#include
#include
#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignal%d
",signumber);
wait(NULL);
}

intmain()
{
signal(17,signcallback);
pid_tpid=fork();
if(pid

	

	指令查看后臺：ps aux | grep ./fork

	

	審核編輯：湯梓紅