转自：https://blog.csdn.net/w903414/article/details/109802539
信号
1.信号是什么？
2.信号的种类
3.信号的产生
3.1硬件产生
3.2软件产生
4.信号的注册
4.1非可靠信号的注册
4.2可靠信号的注册
5.信号的注销
5.1非可靠信号的注销
5.2可靠信号的注销
6.信号阻塞
6.1信号是怎样阻塞的？
6.2sigprocmask
7.信号未决
7.1未决概念
7.2sigpending
8.信号的处理方式
8.1signal函数
8.2sigaction函数
8.3自定义信号处理的流程
9.信号的捕捉
9.1信号捕捉的条件
9.2信号捕捉流程
10.常用信号集操作函数
11.SIGCHLD信号
1.信号是什么？
信号其实就是一个软件中断。
例：
输入命令，在Shell下启动一个前台进程。
用户按下Ctrl-C，键盘输入产生一个硬件中断。
如果CPU当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行， CPU从用户
态切换到内核态处理硬件中断。
终端驱动程序将Ctrl-C解释成一个SIGINT信号，记在该进程的PCB中（也可以说发送了一
个SIGINT信号给该进程）。
当某个时刻要从内核返回到该进程的用户空间代码继续执行之前，首先处理PCB中记录的
信号，发现有一个SIGINT信号待处理，而这个信号的默认处理动作是终止进程，所以直接
终止进程而不再返回它的用户空间代码执行。
在这个例子中，由ctrl+c产生的硬件中断就是一个信号。Ctrl+C产生的信号只能发送给前台进程，命令后加&就可放到后台运行。
Shell可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受到像CTRL+C这种控制键产生的信号。
2.信号的种类
使用命令查看：kill -l
非可靠信号：1~31号信号，信号可能会丢失
可靠信号：34~64号信号，信号不可能丢失
SIGHUP：1号信号，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制终端上挂起信号，或让进程结束），ation：term
SIGINT：2号信号，Interrupt from keyboard（键盘输入中断，ctrl + c ），action：term
SIGQUIT：3号信号，Quit from keyboard（键盘输入退出，ctrl+ | ），action：core，产生core dump文件
SIGABRT：6号信号，Abort signal from abort(3)（非正常终止，double free），action：core
SIGKILL：9号信号，Kill signal（杀死进程信号），action：term，该信号不能被阻塞、忽略、自定义处理
SIGSEGV：11号信号，Invalid memory reference（无效的内存引用，解引用空指针、内存越界访问），action：core
SIGPIPE：13号信号，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 写入无人读取的管道，会导致管道破裂），action：term
SIGCHLD：17号信号，Child stopped or terminated（子进程发送给父进程的信号，但该信号为忽略处理的）
SIGSTOP：19号信号，Stop process（停止进程），action：stop
SIGTSTP：20号信号，Stop typed at terminal（终端上发出的停止信号，ctrl + z），action：stop
具体的信号采取的动作和详细信息可查看：man 7 signal
3.信号的产生
3.1硬件产生
硬件产生即通过终端按键产生的信号：
ctrl + c：SIGINT(2)，发送给前台进程，& 进程放到后台运行，fg 把刚刚放到后台的进程，再放到前台来运行
ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定场景
ctrl + | ：SIGQUIT(3)，产生core dump文件
产生core dump文件的条件：
当前OS一定不要限制core dump文件的大小，ulimit -a
磁盘空间要足够
如何产生：
3.1 解引用空指针，收到11号信号，产生core dump文件
3.2 内存访问越界，程序一旦崩溃，就会收到11号信号，也就会产生core dump文件
3.3 double free，收到6号信号，并产生core dump。
3.4 free（NULL），不会崩溃
3.2软件产生
软件产生即调用系统函数向进程发信号
kill函数
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
参数解释：
pid：进程号
sig：要发送的信号值
返回值：成功返回0，失败返回-1，并设置错误
kill命令：kill -[信号] pid，
abort：void abort(void);，收到6号信号，谁调用该函数，谁就收到信号
alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14号信号，告诉内核在seconds秒后给进程发送SIGALRM信号，该信号默认处理动作为终止当前进程。
4.信号的注册
信号注册又分为可靠信号的注册和非可靠信号的注册。
信号注册实际上是一个位图和一个sigqueue队列。
4.1非可靠信号的注册
当进程收到非可靠信号时：
将非可靠信号对应的比特位置为1
添加sigqueue节点到sigqueue队列当中，但是，在添加sigqueue节点的时候，队列当中已然有了该信号的sigqueue节点，则不添加
4.2可靠信号的注册
当进程所受到可靠信号时：
在sig位图中更改信号对应的比特位为1
不论之前sigqueue队列中是否存在该信号的sigqueue节点，都再次添加sigqueue节点到sigqueue队列当中去
5.信号的注销
5.1非可靠信号的注销
信号对应的比特位从1置为0
将该信号的sigqueue节点从sigqueue队列当中进行出队操作
5.2可靠信号的注销
将该信号的sigqueue节点从sigqueue队列当中进行出队操作
需要判断sigqueue队列当中是否还有相同的sigqueue节点：
①没有了：信号比特位从1置为0
②还有：不会更改sig位图中的比特位
6.信号阻塞
6.1信号是怎样阻塞的？
信号的阻塞，并不会干扰信号的注册。信号能注册，但不能被立即处理，
将block位图中对应的信号比特位置为1，表示阻塞该信号
进程收到该信号，还是一如既往的注册
当进程进入到内核空间，准备返回用户空间的时候，调用do_signal函数，就不会立即去处理该信号了
当该信号不被阻塞后，就可以进行处理了
6.2sigprocmask
函数原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
参数解释：
how，该做什么样的操作
SIG_BLOCK：设置信号为阻塞
SIG_UNBLOCK：解除信号阻塞
SIG_SETMASK：替换阻塞位图
set：用来设置阻塞位图
SIG_BLOCK：设置某个信号为阻塞，block（new） = block（old） | set
SIG_UNBLOCK：解除某个信号阻塞，block（new）= block（old） & （~set）
SIG_SETMASK：替换阻塞位图，block（new）= set
oldset：原来的阻塞位图
例：下述例子，信号全部被阻塞，采用kill -9，将该进程结束掉
结果： 此时发送信号是不会有作用的，采用kill -9强杀掉
代码：
#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);//所有比特位全置为1，则信号全部会被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
7.信号未决
7.1未决概念
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。
7.2sigpending
函数原型：int sigpending(sigset_t *set);
读取当前进程的未决信号集，通过set参数传出。调用成功返回0，出错返回-1.
例：
结果：
代码：
#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);//所有比特位全部置为1，则信号会全部被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sigpending(&pending);
printsigset(&pending);
sleep(1);
}
return 0;
}
8.信号的处理方式
每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。
1
在上述例子中：
SIGHUP信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。
SIGINT信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
SIGQUIT信号未产生过，一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数sighandler。
8.1signal函数
该函数可以更改信号的处理动作。
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
参数解释：
signum：更改的信号值
handler：函数指针，要更改的动作是什么
实际上，该函数内部也调用了sigaction函数。
8.2sigaction函数
读取和修改与指定信号相关联的处理动作。
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
参数解释：
signum：待更改的信号值
struct sigaction结构体：
void (*sa_handler)(int);//函数指针，保存了内核对信号的处理方式
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);//
sigset_t sa_mask;//保存的是当进程在处理信号的时候，收到的信号
int sa_flags;//SA_SIGINFO，OS在处理信号的时候，调用的就是sa_sigaction函数指针当中
//保存的值0，在处理信号的时候，调用sa_handler保存的函数
void (*sa_restorer)(void);
例：
结果：
代码：
#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为入参
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
act.sa_handler = signcallback;
struct sigaction oldact;//oldact为出参
sigaction(3,&act,&oldact);
while(1)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
8.3自定义信号处理的流程
task_struct结构体中有一个struct sighand_struct结构体。
struct sighand_struct结构体有一个struct k_sigaction action[_NSIG]结构体数组。
该数组中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信号的处理方式，通过改变其指向，可以实现我们对自定义信号的处理。
9.信号的捕捉
9.1信号捕捉的条件
如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这就称为信号捕捉。
9.2信号捕捉流程
内核态返回用户态会调用do_signal函数，两种情况：
无信号：sys_return函数，返回用户态
有信号：先处理信号，信号返回，再调用do_signal函数
例：
程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。
当前正在执行main函数，这时发生中断或异常切换到内核态。
在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。
内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行，而是执行sighandler函数， sighandler和main函数使用不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程。
sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。
如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行了。
10.常用信号集操作函数
int sigemptyset(sigset_t *set);：//将比特位图全置为0
int sigfillset(sigset_t *set);//将比特位图全置为1
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);//将该set位图，多少号信号置为1
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);//将该set位图，多少号信号置为0
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//信号signum是否是set位图中的信号
11.SIGCHLD信号
该信号是子进程在结束是发送给父进程的信号，但是该信号的处理方式是默认处理的。
父进程对子进程发送过来的SIGCHLD信号进行了忽略处理，就会导致子进程成为僵尸进程。
可以自定义该信号的处理方式：
指令查看后台：ps aux | grep ./fork
代码：
#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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