Linux信号处理详解：从基本概念到高级应用
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前言：
在Linux系统中，信号（Signal）是操作系统用来通知进程发生某些事件的一种机制。信号是一种软件中断机制，可以被进程用来响应特定的事件，如终止进程、暂停进程、重新加载配置等。信号机制是Unix及其衍生系统的核心功能之一
什么是信号
生活中的信号也可以理解为一种通过特定方式传递信息、指令或警告的方式。在日常生活中，信号无处不在，帮助我们理解周围环境并做出反应。以下是一些常见的生活中的信号：
-
交通灯：交通信号灯（红灯、绿灯、黄灯）是最常见的生活信号之一。通过颜色的变化来指示司机和行人是“停车”、“前进”还是“等待”。
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语言表达：人们通过语言交流时，语气、词汇、语法等本身就是信号。例如，愤怒的语气、温柔的话语或请求，都传递了不同的情感或意图。
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手机通知：手机的振动或铃声是用来提示有来电、短信、邮件等通知的信号。
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天气变化：天气的变化可以是自然界给我们发出的信号。例如，乌云密布通常预示着即将下雨，气温变化可能暗示季节的变化。
Linux中常见的信号
- SIGINT (2)：中断信号，通常由用户通过Ctrl+C触发。默认行为是终止进程。（退出码也是异常退出）
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- SIGKILL (9)：强制终止进程信号，进程无法捕获或忽略该信号，收到后立即终止进程。
信号的概念
信号是操作系统用来与进程交互的一种方式，通过信号，操作系统能够控制进程的执行流，处理错误或执行特定任务。
- 查看信号：
kill -l
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信号的处理方式
进程可以根据不同需求对信号进行以下三种处理：
-
忽略信号：进程可以选择忽略某个信号。例如，使用
signal(SIGINT, SIG_IGN)忽略SIGINT信号，进程将不会因按下 Ctrl+C 而被终止。 -
自定义处理信号：进程可以为信号指定一个自定义的信号处理函数。进程接收到信号时，操作系统会调用该函数来处理信号。例如，可以通过
signal(SIGTERM, my_handler)设置当进程接收到SIGTERM信号时，调用my_handler()函数进行处理。 -
默认处理：如果进程没有特别指定对某个信号的处理方式，操作系统会采用默认行为。例如，默认情况下
SIGINT信号会终止进程，SIGSEGV会让进程崩溃。
signal函数
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
typedef void (*sighandler_t)(int);//函数指针类型 参数是int 返回值是void
参数说明：
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signum：要捕获的信号编号。它是一个整数值，表示特定的信号。例如，
SIGINT用来捕获中断信号（Ctrl+C），SIGTERM用来请求终止进程等。 -
handler：信号处理函数。当进程接收到指定的信号时，操作系统会调用这个函数。这个函数应该符合
sighandler_t类型（通常是void handler(int sig)类型的函数）。
信号的产生
通过终端按键产⽣信号
Ctrl + C: 本质是2号信号。Ctrl + Z: 本质是3号信号。
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分析：
- 在左侧的终端中，程序输出
"The process is running ..."和对应的进程ID（例如，Pid: 26956）。当用户按下Ctrl+C（产生SIGINT信号）时，程序捕获到信号并打印"signo: 2"。 - 右侧的终端展示了用户通过
kill -2 27041命令向进程ID为27041的进程发送SIGINT信号。kill命令用于向进程发送信号。-2是SIGINT信号的数字表示（等同于按Ctrl+C），27041是目标进程的进程ID。
同理：Ctrl + Z一样子可以得到证明。
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通过kill在终端杀死进程
- 在终端中用
kill杀死进程
通过函数产生信号
kill
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int kill(pid_t pid , int sig);
参数：
-
pid：目标进程的PID（进程ID）。可以指定一个特定进程，或者发送信号给进程组或所有进程：- 如果
pid是一个正数，表示发送信号给 PID 对应的进程。 - 如果
pid是 0，表示向与当前进程同属一组的所有进程发送信号。 - 如果
pid是 -1，表示向所有进程发送信号。
- 如果
-
sig：要发送的信号。可以使用预定义的信号常量，如SIGINT、SIGKILL等
#include -
信号处理
- 当程序收到
SIGQUIT信号时，调用myheander函数，打印信号编号并退出程序。
- 当程序收到
-
循环：
- 程序通过一个循环执行5次，每次输出进程信息并设置信号处理。
-
强制退出：
- 在循环结束后，程序通过
kill(getpid(), SIGKILL)发送SIGKILL信号来强制结束当前进程。
- 在循环结束后，程序通过
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-
通过9号信号直接杀死进程。
-
kill命令用于向进程发送信号。-2是SIGINT信号的数字表示（等同于按Ctrl+C），27041是目标进程的进程ID。
raise
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sig：指定要发送的信号，可以是任何有效的信号常量
#include 外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传
- 效果是和
kill是一样的。 raise：用于在进程内部模拟或触发信号，通常用于程序自身的信号处理或测试。raise向调用它的进程发送信号，并由该进程的信号处理函数处理该信号。kill：用于进程间的通信，可以用于发送信号给任何进程或进程组。kill常用于终止进程、暂停进程等操作。
abort
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#include abort()：
abort()被调用时，程序会立即中止，并且通常会生成一个核心转储（如果启用了核心转储）。abort()会发送SIGABRT信号，导致进程异常终止，不会进行正常的清理操作。
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验证6号信号：
#include 执行：
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异常
除0错误
#inclde<iostream>
int main()
{
int x = 10;
int y = 0;
int c = x / y;
std::cout << "Calculation completed"<<std::endl;
return 0;
}
触发原理：
- CPU检测：CPU （依赖：算术逻辑单元（ALU））在执行除法时，检查除数是否为零，触发异常。
- 硬件中断：触发硬件中断或陷阱，操作系统介入。
- 操作系统处理：操作系统处理异常，可能发送信号给进程。
- 信号响应：进程根据是否捕获信号来决定是否处理或终止。
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野指针错误
#include -
操作系统通过内存管理单元（MMU）来监控进程对内存的访问。当进程试图访问未分配、保护或非法的内存地址时，MMU 会触发硬件中断，报告错误给操作系统。
-
操作系统检测到该非法访问后，通常会通过发出
SIGSEGV信号终止程序，并可能生成核心转储文件（core dump），以便开发人员进行调试。
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软件条件（alarm）
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unsigned int alarm(unsigned int seconds);
参数
seconds：指定定时器的时间，单位为秒。函数会在seconds秒后触发SIGALRM信号，通知进程时间到达。
返回值
- 返回值：该函数返回当前定时器剩余的时间（即上一个定时器设定的秒数），如果没有设置定时器，则返回
0。
#include - 等待闹钟的响应。
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可以看到在在第四秒的时候发送14号信号（alarm），alarm的返回值是16.
