信号的基本概念及产生信号

本节讲述重点：
1.信号的基本概念：
2.一些常用的特殊信号的深入了解（用代码呈现）
3.了解核心转储Core Dump
4.信号的产生方式：（4种）(mykill代码）

1.信号的基本概念：
首先使用kill -l命令查看系统定义的信号列表：

由于没有32、33信号，所以信号共有62个。其中编号34以上为实时信号，我们先来讨论34以下的信号。
我们来看看signal(7),可以看到这些信号的产生条件及默认的处理动作。

那么现在问题来了，这些信号都是什么作用？是谁发给谁的呢？发送的方式又是什么呢？

答案很简单，想想我们在日常生活中也有很多信号，比如常见的红绿灯信号。所以linux中的信号也是类似的。它无非是想提供一个机制在需要的时候告诉某个进程该怎样做。是一种规定，便于系统操作。就像我们都知道”红灯停，绿灯行“一样。

信号的发送者有很多，比如终端驱动程序，进程，操作系统等。而接收者大多是一个进程。

发送的方式：即是修改目标进程PCB中对应的信号位图。只需要修改一个比特位（操作系统完成）：收到信号就置1。

产生信号的方式概览：

• 用户在终端按某些键时，终端驱动程序会发送信号给前台进程。
• 硬件异常产生信号，这些条件又硬件检测到并通知内核，然后内核向当前进程发送适当的信号。
• 一个进程调用Kill(2)函数可以发送信号给另一个进程，
• 软件条件产生。

信号处理的方式：

• 忽略此信号
• 执行该信号的默认处理动作（大多数信号的默认处理动作都为终止进程）
• 提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用用户态执行此处理函数，这种方式为捕捉信号。

在此介绍一个信号捕捉函数：
函数原型为：

typedef void(*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);

在此声明：9号信号不能进行捕捉。
如下代码为捕捉2号信号。

#include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 int handler(int signo)
  4 {
  5         printf("I am a sig: %d\n",signo);
  6 
  7 }
  8 int main()
  9 {
 10         signal(2,handler);
 13         while(1);
 14         return 0;
 15 }

2.一些常用的特殊信号的深入了解

1. 2号信号SIGINT（ctrl-c)。
   此信号的默认动作为终止进程。但是ctrl-c只能发送至前台。下面用代码来呈现：
   先写一个死循环，并用进程命令查看。观察输入Ctrl -C前后系统中的进程变。

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  8 int main()
  9 {
 13         while(1);
 14         return 0;
 15 }

上面说到ctrl-c只能发给前台，那么什么是前台呢，什么又是后台呢？

以上边程序为例，我们在运行程序时在命令后边加一个”&“符号，及在后台进行，即为后台进程再用命令查看系统中的进程，就会变成这样。

会发现毫无反应，即可说明ctrl -c 只能给前台发信号。

对于前台进程与后台进程，我们需要知道以下几点：

1.用命令查看时，发现后台进程STAT状态栏是R，所以有+表示前台进程，无+表示后台进程。
可以看到./sig为后台进程。

2.Ctrl-C产生的信号只能发给前台进程。因为后台进程使Shell(Shell俗称壳（用来区别于核），是指“提供使用者使用界面”的软件（命令解析器）。它类似于DOS下的command.com和后来的cmd.exe。它接收用户命令，然后调用相应的应用程序。)不必等待进程结束就可以接受新的命令，启动新的进程。而前台进程运行时占用shell，它运行的时候SHELL不能接受其他命令。

3.前台进程在运行过程中用户随时可能按下Ctrl-C而产生一个信号,也就是说该进程的用户空间代码执行到任何地方都有可能收到SIGINT信号而终止,所以信号相对于进程的控制流程来说是异步的。

2.3号信号SIGQUIT：

- Ctrl \产生SIGQUIT信号，该信号的默认处理动作为终止进程并且Core Dump。

上面我们说过了2号信号，发现2号信号与3号信号的区别是：3号信号的默认动作是终止进程并且Core Dump.
下面来重点讲讲Core Dump.

3.Core Dump:
Core Dump的概念：当一个进程要异常终止时，可以选择把金成德用户空间内数据全部保存到磁盘上，文件名通常为Core，这叫做Core Dump。也称为核心转储。

进程异常终止通常是因为有 Bug，比如非法内存访问导致段错误，事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因,这叫做 Post-mortem Debug（事后调试）。
首先用ulimit命令查看core文件：

那么我们要允许Core文件最大为1024K：则命令为ulimit -c 1024

编写一个野指针的代码：运行后会出现Core Dump

  #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  8 int main()
  9 {
 11         int *p;
 12         *p=0;
 13         while(1);
 14         return 0;
 15 }
~                         

下面来用gdb进行调试。

4.信号的产生方式：（4种）(mykill代码）

（1）.通过终端按键产生信号：上边的集中Ctrl-c与ctrl \均属于此种方式，不做详细解释。*
（2）.硬件异常产生信号:

• 硬件异常产生信号是由硬件检测到并通知内核，然后内核向当前进程发送的信号。

例如当前进程执行了除以0的指令，CPU的运算单元会产生异常。内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程。

再⽐如当前进程访问了非法内存地址，MMU会产⽣生异常。内核将这个异常解释为SIGSEGV信号（11号）发送给进程：

如下代码：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  8 int main()
  9 {
 11         int *p;
 12         *p=0;
 13         while(1);
 14         return 0;
 15 }    

运行之后会形成核心转储：

（3）.调用系统函数像进程发信号

1. kill命令：可以给任意进程发任意信号。
   举例如下：给一个死循环程序，然后用kill命令给它发SIGSEGV（11）号信号。

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  8 int main()
  9 {
 13         while(1);
 14         return 0;
 15 } 

因为11号信号是以往遇到段错误都是由非法内存访问产生的。而此程序没有错误，给它发11号信号产生段错误。

下面来介绍系统函数：
1.kill函数：
kill命令就是调用kill函数实现的，kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号。

函数原型：
#include<signal.h>
int kill(pid_t pid,int signo);

返回值：成功返回0，错误返回-1.

#include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 
  5 int main(int argc,char*argv[])
  6 {
 16         if(argc!=3){
 17         printf("Usage:%s signo pid\n",argv[0]);
 18         return 1;
 19         }
 20         int signo=atoi(argv[1]);//字符串转成int
 21         int pid=atoi(argv[2]);
 22 
 23         kill(pid,signo);
 24         return 0;
 25 }

运行结果为：

2.raise函数：自己给自己发信号
函数原型：

#include<signal.h>
int raise(int signo);

返回值：成功返回0，错误返回-1.

 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 
  5 int main(int argc,char*argv[])
  6 {
  7         int count=0;
  8         while(1){
  9         printf("hello %d\n",count++);
 10     if(count>=1000){
 11         raise(2);//当到1000时自己给自己发2号信号，终止进程
 13                 }
 14         }
 15 }

3.abort函数：使当前进程收到信号而异常中止。
函数原型：

#include<signal.h>
void abort(void);
像exit函数一样，函数总是会成功的，所以没有返回值。

 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 
  5 int main(int argc,char*argv[])
  6 {
  7         int count=0;
  8         while(1){
  9         printf("hello %d\n",count++);
 10     if(count>=1000){
 11        abort();
 13                 }
 14         }
 15 }

4.由软件条件产生信号：
主要介绍alarm函数和SIGALRM信号。
alarm函数：

• 函数原型：unsigned int alarm(unsigned int seconds)在头文件unistd.h中。
• 作用： 调用alarm函数可以设定⼀个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终⽌当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

下面程序的作用是1秒钟之内不停地数数，1秒钟到了就被SIGALRM信号终止。

 #include<stdio.h>
  2 #include<signal.h>
  3 #include<sys/types.h>
  4 
  5 int main(int argc,char*argv[])
  6 {
  7         int count=0;
  8         alarm(1);
  9         while(1){
 16                 count++;
 17                 printf("count=%d\n",count);
 18         }