信号知识详解

1、信号的产生

2、core 核心转储

3、信号的保存

4、信号的处理

信号是linux系统提供的，让用户或进程给其他进程发送异步信息的一种方式。

常见的信号处理方式：

1、默认行为

2、忽略

3、自定义

1、信号的产生

1、kill命令

我们可以使用命令 kill -l 查看信号，也可以使用 kill -signum pid 对指定进程发送信号。

例如：用 kill -9 将指定的死循环进程杀死。

同样，我们也可以用 kill 命令发送其他信号。

查看信号可以用 man 7 查看 man 手册。

2、键盘

先介绍一个系统调用：signal()，它可以改变信号的默认行为，变为自定义。

参数：signum 为指定进程编号，想改变哪个信号的默认行为，就传哪个编号。

handler 为函数指针，如果进程收到了信号 signum，就执行这个函数。

返回值：该信号的上一个处理方法。

我们在终止进程时经常使用 ctrl + c ，这其实就是向进程发送了一个2号命令。

ctrl + \ ：这是3号命令。

证明：当我们把 2号命令和 3号命令的默认行为改成打印，使用 ctrl + c 和 ctrl + \ 能打印出来。

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

void handler2(int sig)
{
    cout << "I am signal2 " << endl;
}

void handler3(int sig)
{
    cout << "I am signal3 " << endl;
}

int main()
{
    // 改变信号2和3的默认行为
    signal(2, handler2);
    signal(3, handler3);
    while(1)
    {
        ;
    }

    return 0;
}

3、系统调用

a、kill()，向指定进程发送指定信号

参数： pid为要指定的进程的id，sig为要发送的信号的编号。

返回值：成功返回0；失败返回 -1，并设置错误码。

示例：5 秒后给自己发送 2号信号终止自己

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main()
{
    // 5 秒后给自己发送 2号信号终止自己
    int i = 0;
    while(1)
    {
        cout << "mypid is " << getpid() << " i = " << i << endl;
        if(i == 5)
        {
            kill(getpid(), 2);
        }
        ++i;
    }

    return 0;
}

b、raise() ：向调用者发送一个指定信号(谁使用这个函数就向谁发)

参数：发送信号的编号。

返回值：成功返回 0；失败返回非0。

示例：5 秒后给自己发送 2号信号终止自己

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main()
{
    // 5 秒后给自己发送 2号信号终止自己
    int i = 0;
    while(1)
    {
        cout << "mypid is " << getpid() << " i = " << i << endl;
        if(i == 5)
        {
            raise(2);
        }
        ++i;
    }

    return 0;
}

c、abort()：通过发送6号信号终止自己

使用abort发送6号信号。

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

void handler6(int sig)
{
    cout << "I am signal6 " << endl;
}

int main()
{
    // 改变信号6的默认行为
    signal(6, handler6);
    
    abort();

    return 0;
}

d、通过alarm() 设置闹钟，时间到了就发送14号信号

参数：想设定的闹钟的秒数。

返回值：如果上一个闹钟还有剩余时间，返回上一个闹钟的剩余时间，如果上一个闹钟剩余时间为0，返回0。

示例：设置一个 5 秒的闹钟，在死循环中每隔 1 秒打印 1 次信息

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main()
{
    // 设置一个5秒的闹钟
    alarm(5);

    int i = 1;
    while(i)
    {
        cout << "mypid is " << getpid() << ", i = " << i << endl;
        sleep(1);
        ++i;
    }

    return 0;
}

2、core 核心转储

core功能就是核心转储，将进程在内核中的核心数据，转储到磁盘中，形成core文件。通过core，我们可以定位到进程为什么退出，以及执行到哪行代码退出的。

打开 linux 的 core 功能：

ulimit -a : 查看 core file size 选项，为 0 表示 core 功能关闭，不为 0 表示打开。

ulimit -c 10240 ：打开 core 功能，设置文件大小( -c 后面为文件大小 )

我们上面讲过的 abort() 报错信号就是有core功能的。

如果要生成 core 文件，我们需要先停止 apport 服务：sudo service apport stop

示例代码：

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

int main()
{
    int sum = 0;
    int n = 10;
    
    abort();

    for(int i = 0; i < n; ++i)
    {
        sum += i;
    }
    return 0;
}

可以用 gdb 查看错误信息

3、信号的保存

我们把实际处理信号的动作叫信号的递达(deliver)

从产生到递达之间的状态叫做信号未决(pending)

在进程控制块 task_struct 中，有三个表：

block位图：阻塞位图，置为 1 表示阻塞，不处理该信号。

pending位图：表示是否收到，置为 1 表示收到该信号。

handler方法：序号为几的下标报存着序号为几的信号的执行方法。

因此，我们发送信号的本质就是修改 pending 位图，阻塞信号的本质就是修改 block 位图！在信号递达时，现将 pending 位图清 0 ，再递达。

那么我们如何对信号进行修改呢？

未决与阻塞可以用相同的数据类型表示：sigset_t 也就是位图，系统内也存在着各种对位图进行操作的方法。

1、sigemptyset ：将所给参数中的 set 集合全置为 0.

2、sigfillset：将所给参数中的 set 集合全置为 1.

3、sigaddset：将集合中的 signum 信号置为1，也就是添加该信号。

4、sigdelset：将集合中的 signum 信号置为0，也就是删除该信号。

5、sigismember：判断 signum 是不是 set 中的成员，也就是判断 set 中 signum 标志位是否为1.

sigprocmask可读取或更改进程的信号屏蔽字。

参数：how可以为SIG_BLOCK表示 set 包含了我们想添加的信号屏蔽字。SIG_UNBLOCK表示 set 包含了我们想解除的信号屏蔽字。SIG_SETMASK表示直接将 set 设置为当前的信号屏蔽字。oldset表示：读取当前的信号屏蔽字。

返回值：成功为 0 ，失败返回 -1.

其中，9号以及19号信号无法被屏蔽。

示例：屏蔽2号信号

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

int main()
{
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, 2);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, nullptr);

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

多次输入ctrl + c(2号信号)，没有终止进程