一.什么是信號

生活中，有哪些信號相關的場景呢，比如：紅綠燈，鬧鐘，轉向燈等等

1.這里我們要知道，你為什么認識這些信號呢，記住了對應場景下的信號＋后續(xù)是有”動作“要你執(zhí)行的

2.我們在我們的大腦中，能夠識別這個信號的

3.如果特定信號沒有產生，但是我們依舊知道應該如何處理這個信號

4.我在收到這個信號的時候，可能不會立即處理這個信號

5.信號本身，在我們無法立即被處理的時候，也一定要先被臨時的記住

?結論：什么是Linux信號，本質是一種通知機制，用戶or操作系統(tǒng)通過發(fā)送一定的信號，通知進程，某些事件已經發(fā)生，你可以在后續(xù)進行處理。

二.信號如何使用，結合進程，信號結論

1.進程要處理信號，必須具備信號“識別”的能力(看到＋處理動作)

2.憑什么進程能夠“識別”信號呢，代碼是程序員編寫的，就比如說你是如何認識紅綠燈的，這都是有人告訴你的

3.信號產生是隨機的，進程可能正在忙自己的事情，所以，信號的后續(xù)處理，可能不是立即處理的

4.進程會臨時的記錄下對應的信號，方便后續(xù)進行處理

5. 在什么時候處理呢，合適的時候(這個后面會說)

6.一般而言，信號的產生相對于進程而言是異步的(什么是異步呢，異步雙方不需要共同的時間，也就是接收方不知道發(fā)送方什么時候發(fā)送，所以在發(fā)送的信息中就要有提示接收方開始接收的信息，如開始時有開始位，同時在結束時有停止位。)

三.信號常見的處理方式

1.默認(進程自帶的，程序員寫好的邏輯)

2.忽略(信號的一種處理方式)

3.自定義動作(捕捉信號)

四.常見信號

?1-31普通信號，34-64實時信號。

如何理解組合鍵變信號：鍵盤的工作方式是通過:中斷方式進行的，當然也能夠識別組合鍵，ctrl+c，OS解釋組合鍵->查找進程列表->前臺運行的進程->OS寫入對應的信號到進程內部的位圖結構中。?

如何理解信號被進程保存：進程必須具有保存信號的相關數(shù)據結構(位圖，unisgned int)PCB內部保存了信號位圖字段。

如何理解信號發(fā)送的本質：信號位圖是在task_struct -> task_struct內核數(shù)據結構->OS。

信號發(fā)送的本質：OS向目標進程寫信號，OS直接修改pcb中的指定的位圖結構完成“發(fā)送”信號的過程。

五.信號的產生以及核心轉儲

?鍵盤產生信號

?sighandler_t handler回調函數(shù)，通過回調的方式，修改對應信號的捕捉方法，signum，要捕捉信號的名稱或編號。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
using namespace std;void cating(int signum)
{cout<<"捕捉到信號："<<signum<<endl;return;
}int main()
{signal(2,cating);while(1)sleep(1);return 0;
}

signal(SIGINT,catchsig)，特定信號的處理動作，一般只有一個，signal函數(shù)，僅僅是修改進程對特定信號的后續(xù)處理動作，不是直接調用對應的處理動作，如果后續(xù)沒有任何SIGINT信號產生,catchsig永遠也不會被調用。

核心轉儲

man 7 signal 查看信號的默認處理行為。這里不同信號的Action不同，有Term、Core、Ign、Cont、Stop等狀態(tài)行為。

接下來就是了解一下Core動作——核心轉儲(一般而言云服務器的核心轉儲功能是被關閉的)。關于進程等待中，status 中如果是正常終止就保存返回值、錯誤碼。

如果被信號所殺，第7位上保存的這個就叫做core dump，如果是0表示沒有發(fā)生核心轉儲，為1則是發(fā)生了核心轉儲。我們可以打印code_dump位的信息 (左移7位然后與上1即可)。?

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
using namespace std;void cating(int signum)
{cout<<"捕捉到信號："<<signum<<endl;return;
}
int main()
{pid_t id = fork();if (id == 0){sleep(1);int a = 100;a /= 0;exit(0);}int status = 0;waitpid(id, &status, 0);cout << "父進程:" << getpid() << "子進程:" << getppid() << endl;//退出信號：cout << "exit sig" << (status & 0x7f) << endl;// 打印core dump位cout << "core dump" << (status > 7 & 1) << endl;
}

如果核心轉儲是被關閉的，可以使用ulimit -a查看，ulimit -c10240打開，這里就可以使用core.11077就可以定位錯誤。

系統(tǒng)調用發(fā)送信號?

?第一個參數(shù)為指定的進程pid，第二個參數(shù)為對應的信號編碼。

kill 是給指定進程發(fā)送信號，而如果想讓自己給自己發(fā)信號，可以使用 raise 命令

給自己發(fā)送abort信號，也就是6號信號。相當于代碼：raise(6) 或 ?kill(getpid(),6)

軟件條件產生信號

這里可以舉一個例子：當管道，讀端不進行讀取，還關閉了文件描述符，而寫端一直寫入，會發(fā)生什么問題？操作系統(tǒng)會自動終止對應寫端進程，通過發(fā)送信號的方式，發(fā)送SIGPIPE信號。

?驗證：

1.創(chuàng)建匿名管道

2.讓父進程進行讀取，子進程進行寫入

3.讓父進程關閉讀端 && waitpid()，子進程一直進行寫入

4.子進程退出，父進程waitpid拿到子進程的退出status。

5.提取退出信號。

SIGPIPE便是一種軟件條件產生的信號，除了管道中會發(fā)出SIGPIPE信號，接下來我們學習其它軟件產生的信號，alarm 函數(shù)與SIGALRM 信號，系統(tǒng)調用中的?alarm 函數(shù)會產生 SIGALRM? 信號。接下來讓我們了解一下 alarm 接口。

調用 alarm 函數(shù)可以設定一個鬧鐘，也就是告訴內核再?seconds 秒之后給當前進程發(fā)?SIGALRM 信號，該信號的默認處理動作是終止當前進程。?

利用上面這個函數(shù)，我們可以做一個定時器。

int count = 0;void catchSig(int signum)
{cout << "count: " << count << endl;
}
int main()
{// 1秒后發(fā)送消息alarm(1);signal(SIGALRM, catchSig);while (1){++count;}return 0;
}

如何理解軟件條件給進程發(fā)送信號：OS先識別到某種軟件條件觸發(fā)或不滿足。OS構建信號，發(fā)送給指定的進程。

?硬件異常產生信號

?首先我們要知道硬件是如何產生信號的，我們先寫一段整數(shù)除以0的代碼看一下。

void handler(int signum)
{sleep(1);cout << "signal is : " << signum << endl;
}
int main()
{signal(SIGFPE, handler);int a;a/=0;while (1)sleep(1);return 0;
}

這段代碼會不斷的產生信號8，但是我們把信號8捕捉了，他就會不停的發(fā)送。

一.那如何理解整數(shù)除以0這個操作

1.因為計算的是CPU，如果CPU計算出現(xiàn)錯誤，會將錯誤信息放入到狀態(tài)寄存器中，狀態(tài)寄存器中有對應的狀態(tài)標記位(類比成 位圖)，其中會存在溢出標記位，OS會自動進行計算完畢之后的檢查。
2.如果OS識別到有溢出問題，根據 current指針(指向當前正在運行的進程) 找到進程，然后提取出 PID，O S再進行信號發(fā)送到該進程，進程則會再合適的時候，進行信號的處理。
3.立即找到當前 task_struct中有一個current指針，當程序進行執(zhí)行時，current內的內容也會被加載到CPU的寄存器中。
4.所以，整數(shù)除以零是一個硬件異常的問題。

二·.那一旦出現(xiàn)硬件異常，進程一定會退出嗎？

不一定，一般默認是退出，但是如果我們不進行退出，我們也不能進行任何操作，因為無權訪問CPU中的寄存器數(shù)據。

三.為什么會發(fā)生死循環(huán)？

因為寄存器中的異常一直沒有被解決，所以一般我們出現(xiàn)除0等錯誤，一般就直接exit()退出了。

指針越界、野指針一般被稱為段錯誤 (11號信號SIGSEGV)

那如何理解野指針或越界問題？

1.都必須通過地址，找到目標位置，
2.語言上的地址，全部都是虛擬地址
3.將虛擬地址轉化為物理地址
4.頁表+MMU(Memmory Manager Unit——硬件)
5.野指針，越界->非法地址->MMU轉化的時候，一定會報錯。因為MMU這個硬件其中也有寄存器，注意，外設也有寄存器的，不只是CPU有寄存器。

?結論：硬件也能產生信號。所有的信號，都有其來源，但最終全部都是被OS被識別、解釋、發(fā)送的。

信號的常見問題

為什么所有的信號產生，最終都要由OS來執(zhí)行？
因為OS是進程的管理者。

信號的處理是否是立即處理的？
由OS在合適的時機進行處理。

信號如果不是被立即處理，那么信號是否需要暫時被進程記錄下來？記錄在哪里？
需要被記錄下來，記錄在進程PCB中對應的信號記錄位圖。

如何理解OS向進程發(fā)送信號？
本質是OS直接修改PCB中的信號位圖，根據信號編號修改特定的比特位(由0置1)。