【Linux系统】信号_linxu的stoi-优快云博客

我为什么认识这个信号？因为有人提前告诉过我，所以信号没有产生的时候，我们已经能知道怎么处理这个信号，信号到来，我也能立即识别出来

信号的到来，我们并不清楚具体什么时候，即信号到来相对于我正在做的工作，是异步产生的

信号产生了，我们不一定要立即处理它，而是在合适的时候处理，所以我要有一种能力将已经到来的信号暂时保存

2.什么是信号

信号是向目标进程发送通知消息的一种机制。

目标进程能识别信号，并且知道怎么处理

二.信号的产生

1.前台进程与后台进程

进程分为前台和后台(./xxx &)，前台进程在命令行操作时只能有1个，后台进程可以有多个

前台和后台的本质区别是前台进程能够接受用户输入，后台进程不能接受用户输入，所以前台进程只能有1个。键盘输入ctrl + c，前台进程接收(通过接收信号的方式来间接接收)后终止。

当我们启动一个前台进程，shell无法接收指令，因为它被操作系统提到后台。终止前台进程后，操作系统将shell提到前台，可以接收指令。shell也是一个进程，但是不能被ctrl+c终止。

ctrl + c :终止前台进程

jobs :查看后台进程

fg [number] :将后台进程提到前台

ctrl + z :将前台进程暂停，前台进程如果被暂停，会立即被操作系统提到后台，shell提到前台，否则键盘会失效

bg [number] :将后台暂停的进程在后台启动(一定是后台暂停的进程，因为只有shell在前台运行才能接收你的指令)

终止一个后台进程：（1）fg [number] , ctrl+c (2)kill -9 pid

2. 中断

操作系统怎么知道键盘有输入？

CPU和外设有针脚相连(间接相连)，不同外设可以向特定针脚发送电信号。给每个针脚一个编号，叫做中断号。当某个外设数据就绪时时，向针脚发送高电平，CPU识别到某个针脚的高电平，就将中断号写到寄存器，操作系统就可以读取到这个编号。

计算机启动时，操作系统会将一个函数指针数组加载到内存，这个数组叫做中断向量表，内容是各种外设的读取方法，数组下标就是对应外设的中断号。外设向CPU发送中断号后，操作系统会立即停止手头的工作，从寄存器读取中断号，到中断向量表寻找读取方法，将数据从外设读取到内存。

操作系统怎么知道键盘有输入？

当用户按下键盘，键盘向CPU发送电信号，CPU写入中断号，通知操作系统，操作系统提取中断号，执行中断向量表中的键盘驱动读取方法，将数据从外设拷贝到指定的缓冲区中。

信号就是用软件来模拟中断的行为，中断是外设和操作系统之间的信息通知，信号是进程和进程之间的信息通知。

3.操作系统中的信号

man 7 signal :查询信号

我们既可以使用信号编号，也可以使用信号名称，实际上这些名称就是一个个宏。

细节：

没有0号信号。因为进程的退出信息有退出信号和退出码，如果退出信号为0，表示进程不是因为信号而退出，是正常终止的，所以没有0号信号是为了标识进程未收到信号正常退出。
1~31号信号是普通信号，34~64是实时信号，我们只谈普通信号
每个进程都有函数指针数组，信号编号和数组下标强相关(信号从1开始，下标从0开始)

4.产生信号的四种方式

(1)键盘输入产生信号

例如键盘输入ctrl+c，键盘向CPU触发中断，CPU通知操作系统，操作系统读取中断号，从中断向量表中调用键盘的驱动读取方法。键盘的数据分为普通数据和控制数据，操作系统解析”ctrl+c“为控制数据，所以不会把数据写到缓冲区，而是转化为向前台进程发送2号信号。

类似地，键盘输入ctrl+z 转化为向前台进程发送19号信号，该信号的默认处理方法是暂停进程。

键盘输入ctrl+\ 转化为向前台进程发送3号信号，该信号的默认处理方法是终止进程。

(2)系统调用产生信号

功能：向指定的进程发送指定的信号

功能：向本进程发送指定的信号

//代码实例：实现kill指令对应的可执行程序
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <string>
using namespace std;

void Usage(const string& proc)
{
    cout << "\nUsage: " << proc << "signo processid" << endl; 
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        return 0;
    }

    int signo = stoi(argv[1] + 1);
    int processid = stoi(argv[2]);
    kill(processid, signo);
}

(3)硬件异常产生信号

除0错误

CPU执行进程的代码，例如10/0，状态寄存器中的溢出标志位被置1，CPU通知操作系统自己出现异常，操作系统将硬件异常，转换为向导致该异常的进程发送8号信号SIGFPE(float point exception)，该信号的默认处理方法是终止进程。

void handler(int signo)
{
    cout << "signo: " << signo << endl;
    sleep(1);
}
int main()
{
    signal(8, handler);
    int a = 5 / 0;
    
    return 0;
}

以上代码会陷入死循环：CPU执行进程代码引发异常，不再向后执行，通知操作系统，操作系统让CPU调度其它进程，同时向目标进程发送8号信号，但由于用户对8号信号自定义捕捉，进程没有退出，当它重新被CPU调度时，硬件上下文加载到CPU中，再次引发异常。

解引用空指针

空指针就是进程地址空间中的0号地址，是一个无效地址，页表中没有映射关系。当CPU访问0号地址，通过MMU(内存管理单元，一种硬件，集成在CPU中)，查询页表从虚