Linux - 信号
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一、信号的定义
信号在Linux中是一种软件中断，它提供了一种处理异步事件的方法。当某个事件发生时，操作系统会向目标进程发送一个信号。进程可以识别这个信号，并根据预设的处理方式做出相应的反应。
运行下面程序
int main()
{
while(1);
return 0;
}
观察上面，通过ctrl + c 就能结束进程，其实ctrl + c 就是一个信号，ctrl + c被操作系统解释然后向进程发送终止信号。
二、查看信号
1、通过 kill -l 指令可以查看信。
可靠信号：
- 又称之为RT信号或实时信号。 信号值位于SIGRTMIN（实时信号最小值）及SIGRTMAX（实时信号最大值）之间。
- 支持排队机制，确保多个信号能够被接收和处理，不会丢失。
非可靠信号：
- 信号值小于SIGRTMIN。
- 不支持排队机制，若一次性来了多个信号，这些信号不会排队，只会保留一个，后续的信号可能会被丢弃。
下面主要讨论的是1-31号信号
2、man 7 signal指令可以查看详细的信号信息。
Term和Core的区别
一、Core（核心转储）
- 定义：当进程接收到某些信号（如SIGSEGV、SIGABRT等）时，如果操作系统配置了核心转储（CoreDump），那么进程当前的内存映像（包括代码、数据、堆栈等）会被写入到一个名为“core”的文件中。这个文件通常位于进程的当前工作目录下，文件名可能会附加进程的PID（进程标识符）以区分不同的核心转储文件。
- 目的：核心转储的主要目的是为了调试。当进程异常终止时，开发者可以通过分析核心转储文件来了解进程在终止时的状态，包括内存中的数据、堆栈信息等。这有助于定位问题的根源，并采取相应的修复措施。
- 触发条件：通常，只有当进程接收到某些特定的、与内存访问错误或程序异常终止相关的信号时，才会触发核心转储。这些信号的具体种类可能因系统而异，但通常包括SIGSEGV（段错误）、SIGABRT（异常终止）等。
通过ulimit命令查看操作系统是否开启Core
修改Core
ulimit -c 文件大小
产生core文件的条件
操作系统开启Core && 退出信号为Core。
怎么查看退出信号是否为Core
开启Core后再执行下面程序后就会产生core文件
int test()
{
int a = 10;
//整数除零 -- 出异常 -- 信号：8
int b = a / 0;
}
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
test();
}
else
{
int status = 0;
waitpid(id,&status,0);
//打印第8位
std::cout<<((status>>7)&0x1)<<std::endl;
}
return 0;
}
二、Term（终止进程）
- 定义：当进程接收到某些信号（如SIGTERM、SIGINT等）时，操作系统会立即终止该进程的执行。这意味着进程的所有线程都将被停止，进程所占用的资源（如内存、文件描述符等）将被释放。
- 目的：终止进程的目的是为了释放系统资源，并确保系统的稳定性和安全性。当进程不再需要运行或其行为可能对系统造成危害时，操作系统会发送终止信号来停止该进程。
- 触发条件：触发终止信号的条件可能因信号而异。例如，SIGTERM信号通常用于请求进程正常退出，而SIGINT信号则通常用于中断当前正在运行的进程（如用户按下Ctrl+C时）。其他信号（如SIGKILL）则具有更高的优先级，可以立即终止进程而不给进程留下任何清理资源的机会。
三、产生信号
1、指令
kill -[信号] [进程id]
如向进程 6666发送9号信号
kill -9 6666
2、系统调用
（1）kill函数
功能
先指定进程发送信号。
头文件
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
函数原型
int kill(pid_t pid, int sig);
参数
pid参数表示要终止的进程或线程的ID。
sig参数表示要发送的信号。
返回值
成功：返回0。
失败：返回-1。
（2） raise函数
功能
用于向当前进程发送一个指定的信号。
头文件
#include <signal.h>
函数原型
int raise(int signo);
参数
signo：要发送的信号编号。
返回值
成功：返回0。
失败：返回-1。
（3） abort函数
功能
用于异常终止当前程序的执行。当调用 abort函数时，程序会立即停止运行，并且会进行一系列的清理操作，包括刷新输出缓冲区（如果它们未被禁用）和生成一个核心转储文件（如果系统配置允许）。核心转储文件是一个包含程序终止时内存内容的文件，通常用于调试目的。
头文件
#include <stdlib.h>
函数原型
void abort(void);
3、由软件条件产生信号
当软件条件满足时，进程可以主动发送信号给自身或其他进程，以通知它们某些事件的发生或请求执行特定的操作。
alarm函数
功能
用于设置一个定时器，当定时器到期时，会向调用进程发送一个 SIGALRM 信号。这个函数通常用于实现简单的定时功能。
头文件
#include <unistd.h>
函数原型
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
参数
seconds：定时器的时间长度，以秒为单位。如果 seconds 是0，那么任何当前已经设置的定时器都会被取消。
返回值
如果之前没有设置定时器，alarm 返回0。
如果之前已经设置了定时器，alarm 返回之前定时器剩余的时间（以秒为单位），即距离定时器到期还剩下的时间。
4、异常
如除0错误就会发送8号错误，使用野指针。
5、键盘输入
如ctrl + c 产生2号信号，ctrl + \ 产生3号信号。
四、保存信号
1、补充：信号其他相关概念
- 实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery) 信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。
- 进程可以选择阻塞 (Block )某个信号。 被阻塞的信号产生时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执行递达的动作.
- 注意,阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。
2、信号保存在哪，怎么保存？
保存task_struct结构体中，通过位图或者数组保存。
- 每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时,内核在进程控制块中设置该信号的未决标志,直到信号递达才清除该标志。
- 当接受到信号时会在合适时执行对应的函数。
3、信号集操作函数
（1）sigset_t
从上图来看,每个信号只有一个bit的未决标志,非0即1,不记录该信号产生了多少次,阻塞标志也是这样表示的。因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储,sigset_t称为信号集,这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态,在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞,而在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。下一节将详细介绍信号集的各种操作。阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字(Signal Mask),这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。
（2）处理sigset_t相关函数
头文件
#include <signal.h>
函数原型与功能
// 初始化信号集，使其不包含任何信号。
int sigemptyset(sigset_t *set);
//初始化信号集，使其包含所有可能的信号。
int sigfillset(sigset_t *set);
// 向信号集中添加指定的信号。
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
//从信号集中删除指定的信号。
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
//检查指定的信号是否属于信号集。
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
参数
set：设置的信号集。
signum : 设置信号集的位置。
返回值
这四个函数都是成功返回0,出错返回-1。
（3）sigprocmask函数
功能
改变进程的当前阻塞信号集，或者检测当前进程的信号掩码的函数。
头文件
#include <signal.h>
函数原型
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
参数
- how：指示如何修改当前信号屏蔽字。它可以是以下三个值之一： SIG_BLOCK：将 set 中指定的信号添加到当前进程的信号掩码中，即阻塞这些信号。 SIG_UNBLOCK：将 set 中指定的信号从当前进程的信号掩码中移除，即解除对这些信号的阻塞。 SIG_SETMASK：将当前进程的信号掩码设置为 set 中指定的信号掩码，即阻塞 set 中的信号，解除对其他信号的阻塞。
- set：指向一个信号集的指针，用于指定要阻塞或解除阻塞的信号。这个参数可以是 NULL，在这种情况下，how 参数的行为取决于是否要获取当前的信号屏蔽字（通过 oldset 参数）（输入型参数）。
- oldset：指向一个信号集的指针，用于保存之前的信号掩码。如果 oldset 不是 NULL 指针，那么当前的信号屏蔽字会由此指针返回。如果 oldset 是 NULL，则不保存旧的信号屏蔽字（输出型参数）。
返回值
- 如果 sigprocmask 执行成功，则返回 0。
- 如果执行失败，则返回 -1，并设置 errno 以指示错误。
使用
将2号信号阻塞。
int main()
{
//信号集
sigset_t set, oldset;
// 初始化
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set, 2);
// 设置阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset);
//循环，让程序不要结束
while (1);
return 0;
}
现象：ctrl + c 不能终止进程了，说明2号信号被阻塞了。
（4）sigpending函数
功能
于获取当前阻塞信号集。
头文件
#include <signal.h>
函数原型
int sigpending(sigset_t *set);
参数
set：这是一个指向 sigset_t 类型的指针，用于存储当前被阻塞的信号集。sigset_t 是一个数据类型，用于表示信号集（输出型参数）。
返回值
成功时，sigpending 返回 0。
失败时，返回 -1，并设置 errno 以指示错误原因。
五、捕获信号
1、概念
进程捕获信号的过程，即进程在接收到信号后，根据信号的编号和预设的处理函数进行相应的处理。
2、捕获信号的时机
进程在接收到信号后，并不是立即处理信号，而是在合适的时候进行处理。这个合适的时候通常指的是进程从内核态切换回用户态过程中。当进程处于内核态时，它无法直接处理用户空间的信号。因此，当进程从内核态返回用户态时，操作系统会检查进程是否有未处理的信号，如果有，则根据信号的编号和预设的处理函数进行相应的处理。
3、捕获信号后的三种处理方式
（1）默认处理
使用内置的处理函数。
（2）自定义和忽略
自定义：用户自定义。
忽略：递达后不做处理。
signal函数
功能
头文件
#include <signal.h>
函数原型
typedef void (*sighandler_t)(int);//int 参数 为触发信号的编号
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
参数
- signum：指定要处理的信号编号。例如，SIGINT（中断信号，通常由 Ctrl+C 产生）、SIGTERM（终止信号）等。
- handler：指定信号处理程序，它是一个返回类型为 void 并接受一个 int 参数的函数指针。如果传递 SIG_IGN，则忽略该信号；如果传递 SIG_DFL，则使用默认的信号处理行为。
返回值
signal 函数返回之前设置的信号处理程序（如果有的话），如果出现错误则返回 SIG_ERR。
使用
void sigcb(int signum)
{
std::cout << "signum : " << signum << std::endl;
}
int main()
{
//改变信号 2 - ctrl + c
signal(2,sigcb);
//signal(2,SIG_IGN); //忽略信号
// signal(2,SIG_DFL);//使用默认处理方法 ：注意：不调用函数也是使用默认的方法
//别让程序结束
while(1);
return 0;
}
现象：
当传递2号信号时不再终止程序，而是执行我们传入的函数。
本质：通过signal函数修改handler数组的函数指针。
sigaction函数
功能
sigaction 函数是 POSIX 标准中用于设置信号处理程序的函数，它提供了比 signal 函数更强大和灵活的功能。sigaction 允许你详细指定信号处理的各个方面，包括信号处理程序、信号屏蔽集和标志。
头文件
#include <signal.h>
函数原型
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int); // 或者使用 sa_sigaction
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask; // 调用处理程序时要阻塞的信号集
int sa_flags; // 标志位，控制行为的选项
void (*sa_restorer)(void); // 已废弃，不应使用
};
/*
sa_handler 或 sa_sigaction：指定信号处理程序。sa_handler 是一个简单的函数指针，而 sa_sigaction 提供了一个更复杂的接口，允许访问更多关于信号的信息。
sa_mask：在调用信号处理程序时，要阻塞的信号集。这可以防止在信号处理程序运行时接收到其他信号。
sa_flags：标志位，用于控制 sigaction 的行为。常用的标志包括 SA_RESTART（如果信号处理程序被中断的系统调用应该自动重启）、SA_SIGINFO（使用 sa_sigaction 而不是 sa_handler）等。
sa_restorer：这是一个已废弃的字段，不应在新代码中使用。
*/
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
参数
- signum：指定要处理的信号编号。
- act：指向一个 struct sigaction 结构的指针，该结构包含了新的信号处理程序的设置。
- oldact：如果 oldact 不为 NULL，则 sigaction 函数会将之前的信号处理设置存储在这个指向 struct
sigaction 结构的指针中。
返回值
如果 sigaction 成功，则返回 0。
如果失败，则返回 -1，并设置 errno 以指示错误。
使用
void sigcb(int signum)
{
std::cout << "signum : " << signum << std::endl;
}
int main()
{
struct sigaction act,oldact;
//初始化
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_handler = sigcb;
//act - 输入型参数 oldact - 输出型参数
sigaction(2, &act, &oldact);
while(1);
return 0;
}
4、对于自定义动作的捕获信号过程
原文地址：https://blog.csdn.net/2302_79539362/article/details/143621039
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