Linux下的信号以及信号的处理

认识信号

根据生活中的经验，信号就是向一个事物传递某些信息，在Shell下启动一个前台进程，用户输入Ctrl+c，这个过程就相当于是再给内核传递一个进程取消的信号。
那么用户按下Ctrl+c后，发生了什么？

• 如果CPU当前正在执行某个进程的代码，接收到Ctrl+c信号之后用户空间的代码暂停执行，CPU从用户态切换到内核态处理该信号
• 终端驱动程序将Ctrl+c解释成一个SIGINT信号，记在进程的PCB中
• 当某个时刻从内核态返回用户态时，首先要处理PCB中记录的信号，发现有一个SIGINT信号需要处理，这个信号的默认处理动作就是终止进程，所以直接终止进程而不返回用户空间执行代码。
  使用kill -l来查看Linux中的信号
  
  Linux下一共有62个信号，每个信号都有一个编号和一个宏定义名称，例如#define SIGINT 2，前31个为不可靠信号，后面31个为可靠信号。

信号产生

硬件中断

在键盘上按下Ctrl+c等来产生信号

使用系统调用

• 在后台执行死循环程序，使用kill命令给进程发送SIGSEGV信号
  
  在发送信号之后我们需要多按一次回车才会显示Segmentation fault，这是因为在后台进程终止之前已经回到Shell提示符等待用户输入命令，Shell不希望Segmentation fault信息和用户输入交错在一起，所以等待用户输入命令之后才显示。
  kill命令是基于系统调用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

#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int signo);
// 成功返回0，错误返回-1

软件产生

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
//调用alarm函数可以设定一个闹钟，告诉内核在second秒之后给当前进程发送SIGALRM信号，该信号默认处理方式为终止当前进程
//second为0表示取消之前设定的闹钟

程序异常

在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，或者当前进程访问了非法内存地址，MMU产生异常，内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给程序

阻塞信号

实际执行信号处理的动作称作信号递达
信号从产生到递达之间的状态称为信号未决
进程可以选择阻塞某一个信号，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动作

• 每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending)，还有一个指针表示该信号的处理动作。
• 信号产生时，内核在PCB中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志

如上如所示，SIGHUP信号未产生，SIGINT信号已经产生但是正在被阻塞，所以暂时不能递达，SIGQUIT信号从未产生，但是一旦产生它将会被阻塞。

进程在解除某一个信号的阻塞之前，这个信号产生过多次，如果是不可靠信号，产生多次会当做一次处理，而对于可靠信号来说，产生的信号会依次放在一个队列里，将来一一处理。

信号集操作函数

每个信号都有一个未决状态的标志，不记录该信号产生了多少次，可以用sigset_t来存储，sigset_t就称作为信号集，这个类型可以表示信号的有效或无效状态。

#include <signal.h>
int sigemptyset