Linux信号
信号概述
像上课铃声这种信号，我们识别接收后，知道该上课了，这是我们后天学习养成的默认意识
在进程收到信号后，它是知道该怎么做的 ，程序员内置了默认的处理行为
进程的运行跟信号的产生属于异步关系:
1.进程不一定立刻去处理已经到来的信号
2.如果进程在处理优先级更高的事情，可以暂时不处理信号，等到合适的时候再处理。
3.会用某种方式记录下已经到来的但没处理的信号，以便在空闲的时候处理这些信号
异步：二者之间互不影响
同步：二者之间相互影响
处理信号的三种方式：
1.默认行为
2.提供信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用户态来执行这个处理函数，称为捕捉信号
3.忽略
kill -l 查看信号
总共有62个信号（1-31普通信号，34-64实时信号）
信号的记录与发送
信号是在进程的task_struct中记录的，通过位图来记录是否产生信号
所以进程收到信号，本质是操作系统修改了进程中的信号位图（只能是OS）
操作系统是软硬件资源的管理者
信号的产生
signal函数（自定义行为）
示例：
ctrl c（2号信号） 
通过键盘输入ctrl+c（2号信号）来给进程发送信号
ctrl c（键盘产生的信号）只能发送给前台进程,一个命令后面加个&可以放到后台运行,这样Shell不必等待进程结束就可以接受新的命令,启动新的进程。
可以用kill发送信号给后台进程
并不是所有的信号都能捕捉，比如9号就不能（全部捕捉就意味着可能不能杀死进程）
产生信号
Core Dump
SIGINT（Term）的默认处理动作是终止进程
SIGQUIT（Core）的默认处理动作是终止进程并且Core Dump
用3号信号关掉进程的时候，会进行核心转储
查看系统当中的系统资源：ulimit - a
云服务器下的核心转储是默认关闭的（why：每次运行程序挂掉都会在磁盘产生不小的core.pid文件）
我们把它打开：
再次运行程序向进程发出三号信号（Ctrl+\）
多产生一个core文件,5865是发生核心转储的进程ID
核心转储:
代码运行中出错时，将进程内存中的核心数据转储到磁盘上，生成core.pid文件
目的是为了调试定位问题
程序异常产生信号
利用core文件进行事后调试除0异常
使用命令core-file core.pid 查看错误信息
可以看到被8号信号（SIGFPE）终止，15行报错
进程为什么会崩溃
程序崩溃的本质是收到了OS发送的信号
进程为什么会收到信号
当程序发生某种错误时,一定会在硬件层面上有所表现，进而被OS识别，向该进程发出信号
status（16位）
子进程正常退出：
子进程异常退出：
子进程收到8号信号，并且coredump为1，说明运行时程序崩溃时core dump了
ctrl+z信号
ctrl+z（20号信号）暂停进程，把进程放到后台
jobs：查看后台进程
fg 序号 将后台恢复到前台
系统调用产生信号
kill
模拟实现kill函数(利用命令行参数)
命令行参数：
将字符串转为int
可以看到通过命令行参数，在程序里面进行系统调用kill，依然产生了信号
raise
作用：自己给自己发信号
示例：
abort
abort函数使当前进程接收到信号而异常终止
特性：就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值
示例：
软件条件产生的信号
SIGPIPE是一种由软件条件产生的信号
alarm
在传入时间后，向进程发送14号信号
不像abort，捕获后并没有终止进程
每隔一秒打印递增的count：
每次alarm发出信号捕获后，有设置新的闹钟，就会一直打印
信号的保存
1.实际执行信号的处理动作称为信号递达
2.信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决
3.进程可以选择阻塞某个信号
4.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
收到信号后：
所以在阻塞时（1到31号信号）收到多次该信号只处理一次
修改位图
sigset_t(信号集)
作用：用于描述进程的block位图，pending位图的信号集
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);//清空
int sigfillset(sigset_t *set);// 全部置1
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//添加信号到信号集
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//删除信号到信号集
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//判断信号是否存在
系统调用让设置能够修改PCB里面的内容：
①sigprocmask
sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
返回值:若成功则为0,若出错则为-1
how:如何修改当前信号集
| SIG_BLOCK | 添加set中的包含的信号到信号集 |
|---|---|
| SIG_UNBLOCK | 解除信号集中set所包含的信号 |
| SIG_SETMASK | 将set拷贝给当期阻塞信号集 |
set:用set信号集来修改当前阻塞信号集
oset：阻塞信号集会先备份到oset里面，是输出型参数，方便恢复信号集
②sigpending
获取当前进程的未决信号集,通过set参数传出（输出型参数）。调用成功则返回0,出错则返回-1
示例：
可以看出：先屏蔽了2号信号，想进程发送2号信号不会被递达，pending对应位置修改为1
示例二：
先阻塞了2号信号,发送二号信号，pending修改,count==6时恢复了2号信号,2号信号递达，执行捕捉代码，最后信号执行完，对应pending修改为0
信号的处理
上面提到进程收到信号之后，不是立即处理信号，而是在合适的时候
这个合适的时候就是内核态切换回用户态的时候
内核态通常执行OS代码,权限优先级非常高
用户态执行普通用户的代码的状态，受OS的管理
自定义处理函数状态切换4次
默认，忽略只切换了两次
sigaction
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);
作用：自定义捕捉信号
类似于sigprocmask
struct sigaction:
sa_sigaction:处理实时信号的接口
sa_handler:捕捉执行的方法(如果设置成SIG_DFL表示执行系统默认动作)
sa_flags：通常设置为0
sa_mask:说明需要额外屏蔽的信号
当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字(自动添加到mask中),当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字
示例：
volatile关键字
让以下代码在优化级别-O3 下运行
加上volatile后
就会捕获信号退出循环
加入volatile后，不会将flag先置入寄存器，而是在读取内存中的值到寄存器中再检测
volatile的作用：保证了内存可见性