一.什么是信號(hào)

生活中，有哪些信號(hào)相關(guān)的場(chǎng)景呢，比如：紅綠燈，鬧鐘，轉(zhuǎn)向燈等等

1.這里我們要知道，你為什么認(rèn)識(shí)這些信號(hào)呢，記住了對(duì)應(yīng)場(chǎng)景下的信號(hào)＋后續(xù)是有”動(dòng)作“要你執(zhí)行的

2.我們?cè)谖覀兊拇竽X中，能夠識(shí)別這個(gè)信號(hào)的

3.如果特定信號(hào)沒(méi)有產(chǎn)生，但是我們依舊知道應(yīng)該如何處理這個(gè)信號(hào)

4.我在收到這個(gè)信號(hào)的時(shí)候，可能不會(huì)立即處理這個(gè)信號(hào)

5.信號(hào)本身，在我們無(wú)法立即被處理的時(shí)候，也一定要先被臨時(shí)的記住

?結(jié)論：什么是Linux信號(hào)，本質(zhì)是一種通知機(jī)制，用戶or操作系統(tǒng)通過(guò)發(fā)送一定的信號(hào)，通知進(jìn)程，某些事件已經(jīng)發(fā)生，你可以在后續(xù)進(jìn)行處理。

二.信號(hào)如何使用，結(jié)合進(jìn)程，信號(hào)結(jié)論

1.進(jìn)程要處理信號(hào)，必須具備信號(hào)“識(shí)別”的能力(看到＋處理動(dòng)作)

2.憑什么進(jìn)程能夠“識(shí)別”信號(hào)呢，代碼是程序員編寫的，就比如說(shuō)你是如何認(rèn)識(shí)紅綠燈的，這都是有人告訴你的

3.信號(hào)產(chǎn)生是隨機(jī)的，進(jìn)程可能正在忙自己的事情，所以，信號(hào)的后續(xù)處理，可能不是立即處理的

4.進(jìn)程會(huì)臨時(shí)的記錄下對(duì)應(yīng)的信號(hào)，方便后續(xù)進(jìn)行處理

5. 在什么時(shí)候處理呢，合適的時(shí)候(這個(gè)后面會(huì)說(shuō))

6.一般而言，信號(hào)的產(chǎn)生相對(duì)于進(jìn)程而言是異步的(什么是異步呢，異步雙方不需要共同的時(shí)間，也就是接收方不知道發(fā)送方什么時(shí)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(shí)有開始位，同時(shí)在結(jié)束時(shí)有停止位。)

三.信號(hào)常見的處理方式

1.默認(rèn)(進(jìn)程自帶的，程序員寫好的邏輯)

2.忽略(信號(hào)的一種處理方式)

3.自定義動(dòng)作(捕捉信號(hào))

四.常見信號(hào)

?1-31普通信號(hào)，34-64實(shí)時(shí)信號(hào)。

如何理解組合鍵變信號(hào)：鍵盤的工作方式是通過(guò):中斷方式進(jìn)行的，當(dāng)然也能夠識(shí)別組合鍵，ctrl+c，OS解釋組合鍵->查找進(jìn)程列表->前臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程->OS寫入對(duì)應(yīng)的信號(hào)到進(jìn)程內(nèi)部的位圖結(jié)構(gòu)中。?

如何理解信號(hào)被進(jìn)程保存：進(jìn)程必須具有保存信號(hào)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(位圖，unisgned int)PCB內(nèi)部保存了信號(hào)位圖字段。

如何理解信號(hào)發(fā)送的本質(zhì)：信號(hào)位圖是在task_struct -> task_struct內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)->OS。

信號(hào)發(fā)送的本質(zhì)：OS向目標(biāo)進(jìn)程寫信號(hào)，OS直接修改pcb中的指定的位圖結(jié)構(gòu)完成“發(fā)送”信號(hào)的過(guò)程。

五.信號(hào)的產(chǎn)生以及核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)

?鍵盤產(chǎn)生信號(hào)

?sighandler_t handler回調(diào)函數(shù)，通過(guò)回調(diào)的方式，修改對(duì)應(yīng)信號(hào)的捕捉方法，signum，要捕捉信號(hào)的名稱或編號(hào)。

#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(hào)："<<signum<<endl;return;
}int main()
{signal(2,cating);while(1)sleep(1);return 0;
}

signal(SIGINT,catchsig)，特定信號(hào)的處理動(dòng)作，一般只有一個(gè)，signal函數(shù)，僅僅是修改進(jìn)程對(duì)特定信號(hào)的后續(xù)處理動(dòng)作，不是直接調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理動(dòng)作，如果后續(xù)沒(méi)有任何SIGINT信號(hào)產(chǎn)生,catchsig永遠(yuǎn)也不會(huì)被調(diào)用。

核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)

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

接下來(lái)就是了解一下Core動(dòng)作——核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)(一般而言云服務(wù)器的核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能是被關(guān)閉的)。關(guān)于進(jìn)程等待中，status 中如果是正常終止就保存返回值、錯(cuò)誤碼。

如果被信號(hào)所殺，第7位上保存的這個(gè)就叫做core dump，如果是0表示沒(méi)有發(fā)生核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)，為1則是發(fā)生了核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)。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(hào)："<<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(jìn)程:" << getpid() << "子進(jìn)程:" << getppid() << endl;//退出信號(hào)：cout << "exit sig" << (status & 0x7f) << endl;// 打印core dump位cout << "core dump" << (status > 7 & 1) << endl;
}

如果核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)是被關(guān)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(cuò)誤。

系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送信號(hào)?

?第一個(gè)參數(shù)為指定的進(jìn)程pid，第二個(gè)參數(shù)為對(duì)應(yīng)的信號(hào)編碼。

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

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

軟件條件產(chǎn)生信號(hào)

這里可以舉一個(gè)例子：當(dāng)管道，讀端不進(jìn)行讀取，還關(guān)閉了文件描述符，而寫端一直寫入，會(huì)發(fā)生什么問(wèn)題？操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)終止對(duì)應(yīng)寫端進(jìn)程，通過(guò)發(fā)送信號(hào)的方式，發(fā)送SIGPIPE信號(hào)。

?驗(yàn)證：

1.創(chuàng)建匿名管道

2.讓父進(jìn)程進(jìn)行讀取，子進(jìn)程進(jìn)行寫入

3.讓父進(jìn)程關(guān)閉讀端 && waitpid()，子進(jìn)程一直進(jìn)行寫入

4.子進(jìn)程退出，父進(jìn)程waitpid拿到子進(jìn)程的退出status。

5.提取退出信號(hào)。

SIGPIPE便是一種軟件條件產(chǎn)生的信號(hào)，除了管道中會(huì)發(fā)出SIGPIPE信號(hào)，接下來(lái)我們學(xué)習(xí)其它軟件產(chǎn)生的信號(hào)，alarm 函數(shù)與SIGALRM 信號(hào)，系統(tǒng)調(diào)用中的?alarm 函數(shù)會(huì)產(chǎn)生 SIGALRM? 信號(hào)。接下來(lái)讓我們了解一下 alarm 接口。

調(diào)用 alarm 函數(shù)可以設(shè)定一個(gè)鬧鐘，也就是告訴內(nèi)核再?seconds 秒之后給當(dāng)前進(jìn)程發(fā)?SIGALRM 信號(hào)，該信號(hào)的默認(rèn)處理動(dòng)作是終止當(dāng)前進(jìn)程。?

利用上面這個(gè)函數(shù)，我們可以做一個(gè)定時(shí)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(jìn)程發(fā)送信號(hào)：OS先識(shí)別到某種軟件條件觸發(fā)或不滿足。OS構(gòu)建信號(hào)，發(fā)送給指定的進(jìn)程。

?硬件異常產(chǎn)生信號(hào)

?首先我們要知道硬件是如何產(chǎn)生信號(hào)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(huì)不斷的產(chǎn)生信號(hào)8，但是我們把信號(hào)8捕捉了，他就會(huì)不停的發(fā)送。

一.那如何理解整數(shù)除以0這個(gè)操作

1.因?yàn)橛?jì)算的是CPU，如果CPU計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)將錯(cuò)誤信息放入到狀態(tài)寄存器中，狀態(tài)寄存器中有對(duì)應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)記位(類比成 位圖)，其中會(huì)存在溢出標(biāo)記位，OS會(huì)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算完畢之后的檢查。
2.如果OS識(shí)別到有溢出問(wèn)題，根據(jù) current指針(指向當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程) 找到進(jìn)程，然后提取出 PID，O S再進(jìn)行信號(hào)發(fā)送到該進(jìn)程，進(jìn)程則會(huì)再合適的時(shí)候，進(jìn)行信號(hào)的處理。
3.立即找到當(dāng)前 task_struct中有一個(gè)current指針，當(dāng)程序進(jìn)行執(zhí)行時(shí)，current內(nèi)的內(nèi)容也會(huì)被加載到CPU的寄存器中。
4.所以，整數(shù)除以零是一個(gè)硬件異常的問(wèn)題。

二·.那一旦出現(xiàn)硬件異常，進(jìn)程一定會(huì)退出嗎？

不一定，一般默認(rèn)是退出，但是如果我們不進(jìn)行退出，我們也不能進(jìn)行任何操作，因?yàn)闊o(wú)權(quán)訪問(wèn)CPU中的寄存器數(shù)據(jù)。

三.為什么會(huì)發(fā)生死循環(huán)？

因?yàn)榧拇嫫髦械漠惓Ｒ恢睕](méi)有被解決，所以一般我們出現(xiàn)除0等錯(cuò)誤，一般就直接exit()退出了。

指針越界、野指針一般被稱為段錯(cuò)誤 (11號(hào)信號(hào)SIGSEGV)

那如何理解野指針或越界問(wèn)題？

1.都必須通過(guò)地址，找到目標(biāo)位置，
2.語(yǔ)言上的地址，全部都是虛擬地址
3.將虛擬地址轉(zhuǎn)化為物理地址
4.頁(yè)表+MMU(Memmory Manager Unit——硬件)
5.野指針，越界->非法地址->MMU轉(zhuǎn)化的時(shí)候，一定會(huì)報(bào)錯(cuò)。因?yàn)镸MU這個(gè)硬件其中也有寄存器，注意，外設(shè)也有寄存器的，不只是CPU有寄存器。

?結(jié)論：硬件也能產(chǎn)生信號(hào)。所有的信號(hào)，都有其來(lái)源，但最終全部都是被OS被識(shí)別、解釋、發(fā)送的。

信號(hào)的常見問(wèn)題

為什么所有的信號(hào)產(chǎn)生，最終都要由OS來(lái)執(zhí)行？
因?yàn)镺S是進(jìn)程的管理者。

信號(hào)的處理是否是立即處理的？
由OS在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行處理。

信號(hào)如果不是被立即處理，那么信號(hào)是否需要暫時(shí)被進(jìn)程記錄下來(lái)？記錄在哪里？
需要被記錄下來(lái)，記錄在進(jìn)程PCB中對(duì)應(yīng)的信號(hào)記錄位圖。

如何理解OS向進(jìn)程發(fā)送信號(hào)？
本質(zhì)是OS直接修改PCB中的信號(hào)位圖，根據(jù)信號(hào)編號(hào)修改特定的比特位(由0置1)。