轉自：https://blog.csdn.net/w903414/article/details/109802539
信號
1.信號是什麼？
2.信號的種類
3.信號的產生
3.1硬件產生
3.2軟件產生
4.信號的註冊
4.1非可靠信號的註冊
4.2可靠信號的註冊
5.信號的註銷
5.1非可靠信號的註銷
5.2可靠信號的註銷
6.信號阻塞
6.1信號是怎樣阻塞的？
6.2sigprocmask
7.信號未決
7.1未決概念
7.2sigpending
8.信號的處理方式
8.1signal函數
8.2sigaction函數
8.3自定義信號處理的流程
9.信號的捕捉
9.1信號捕捉的條件
9.2信號捕捉流程
10.常用信號集操作函數
11.SIGCHLD信號
1.信號是什麼？
信號其實就是一個軟件中斷。
例：
輸入命令，在Shell下啓動一個前臺進程。
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，命令後加&就可放到後臺運行。
Shell可同時運行一個前臺進程和任意多個後臺進程，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 ），action：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，但該信號爲忽略處理的）
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
具體的信號採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，& 進程放到後臺運行，fg 把剛剛放到後臺的進程，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core dump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core dump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core dump文件
3.3 double free，收到6號信號，併產生core dump。
3.4 free（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 <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
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，並設置錯誤
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秒後給進程發送SIGALRM信號，該信號默認處理動作爲終止當前進程。
4.信號的註冊
信號註冊又分爲可靠信號的註冊和非可靠信號的註冊。
信號註冊實際上是一個位圖和一個sigqueue隊列。
4.1非可靠信號的註冊
當進程收到非可靠信號時：
將非可靠信號對應的比特位置爲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可靠信號的註冊
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爲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.信號的註銷
5.1非可靠信號的註銷
信號對應的比特位從1置爲0
將該信號的sigqueue節點從sigqueue隊列當中進行出隊操作
5.2可靠信號的註銷
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置爲0
②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，並不會干擾信號的註冊。信號能註冊，但不能被立即處理，
將block位圖中對應的信號比特位置爲1，表示阻塞該信號
進程收到該信號，還是一如既往的註冊
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
當該信號不被阻塞後，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，該做什麼樣的操作
SIG_BLOCK：設置信號爲阻塞
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：設置某個信號爲阻塞，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，採用kill -9，將該進程結束掉
結果： 此時發送信號是不會有作用的，採用kill -9強殺掉
代碼：
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void signcallback(int signumber)
{
printf("change the signal %d\n",signumber);
}
int main()
{
sigset_t set;
sigset_t oldset;
sigfillset(&set);//所有比特位全置爲1，則信號全部會被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
7.信號未決
7.1未決概念
實際執行信號的處理動作稱爲信號遞達（Delivery），信號從產生到遞達之間的狀態，稱爲信號未決（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、在遞達之後可選的一種處理動作。
7.2sigpending
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：
結果：
代碼：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signalcallback(int signumber)
{
printf("chang signumber %d\n",signumber);
}
void printsigset(sigset_t *set)
{
int i = 0;
for(;i < 32;i++)
{
if(sigismember(set,i))
{
putchar('1');
}
else{
putchar('0');
}
}
}
int main()
{
signal(2,signalcallback);
signal(10,signalcallback);
sigset_t set;
sigset_t oldset;
sigset_t pending;
sigfillset(&set);//所有比特位全部置爲1，則信號會全部被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sigpending(&pending);
printsigset(&pending);
sleep(1);
}
return 0;
}
8.信號的處理方式
每個信號都有兩個標誌位分別表示阻塞和未決，還有一個函數指針表示處理動作。
1
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，因爲進程仍有機會改變處理動作之後再解除阻塞。
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。
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
參數解釋：
signum：更改的信號值
handler：函數指針，要更改的動作是什麼
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。
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *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_t sa_mask;//保存的是當進程在處理信號的時候，收到的信號
int sa_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：
結果：
代碼：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void signcallback(int signumber)
{
printf("change signumber %d\n",signumber);
}
int main()
{
struct sigaction act;//act爲入參
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
act.sa_handler = signcallback;
struct sigaction oldact;//oldact爲出參
sigaction(3,&act,&oldact);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
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，這就稱爲信號捕捉。
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：
程序註冊了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。
在中斷處理完畢後要返回用戶態的main函數之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。
內核決定返回用戶態後不是恢復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係，是兩個獨立的控制流程。
sighandler函數返回後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
int sigemptyset(sigset_t *set);：//將比特位圖全置爲0
int sigfillset(sigset_t *set);//將比特位圖全置爲1
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);//將該set位圖，多少號信號置爲1
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);//將該set位圖，多少號信號置爲0
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//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，就會導致子進程成爲殭屍進程。
可以自定義該信號的處理方式：
指令查看後臺：ps aux | grep ./fork
代碼：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
void signcallback(int signumber)
{
printf("change signal %d\n",signumber);
wait(NULL);
}
int main()
{
signal(17,signcallback);
pid_t pid = fork();
if(pid < 0)
{
perror("fork");
return -1;
}
else if(pid == 0)
{
printf("I am child\n");
sleep(1);
exit(12);
}
else{
while(1)
{
sleep(1);
}
}
return 0;
}
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