【Linux】：信号（一）产生

青旅半醒 2024-02-17 09:33 48阅读 0赞

#### 信号 ####

*  一.前台进程和后台进程
 *   *  1.前台进程
     *  2。后台进程
     *  3.总结
 *  二.自定义信号动作接口
 *  三.信号的产生
 *   *  1.键盘组合键
     *  2.kill+信号+进程pid
     *  3.系统调用
     *   *  1.kill函数
         *  2.raise函数
         *  3.abort函数
 *  四.异常
 *  五.软件条件
 *  六.core文件

![在这里插入图片描述][d298391f22134b7d9b40709d8b8164e5.png]

## 一.前台进程和后台进程 ##

### 1.前台进程 ###

*一个简单的代码演示*

![在这里插入图片描述][bcd73860c2b14c3fbf8b4a9f5c42902d.png]

![在这里插入图片描述][ea7691d8ba5a4e90ab77243f8e01d54c.png]

**像这种程序在运行时，不能执行其他命令并且可以被ctrl+c终止的进程被称为前台进程。**

### 2。后台进程 ###

我们另外打开一个窗口，在另一个窗口运行程序。

![在这里插入图片描述][eb1e2d8e656843fda75039fa72268184.png]

**这样在当前进程我们依然可以使用各种命令，但是该进程不能被ctrl+c终止，这样的进程被称为后台进程。**

前台进程加个&也能变成后台进程。  
![在这里插入图片描述][fa9e89ce6b4e4f5a9fb259577536b944.png]

![在这里插入图片描述][e22747cef83449c787238fa9a821bbdf.png]

可以通过进程的pid使用kill直接终止。

![在这里插入图片描述][e6d1f7320f1d42a2aae66224f0715f0f.png]

### 3.总结 ###

> Linux中，一次登陆中，一个终端，一般会配上一个bash，每一个登陆，只允许一个进程是前台进程，可以允许多个进程是后台进程。两者的本质区别就是谁来获取键盘输入。

**为什么使用Ctrl c能将前台进程终止呢？就是因为前台进程能够读取到键盘输入，而ctrl c的本质就是发送一个2号信号。**

![在这里插入图片描述][d014d45c93394d66a7cdaaf4d3d38b96.png]

**我们把1到31号信号称为普通信号(产生后不必立即处理)，后面的称为实时信号(一旦产生必须处理)。下面我们只对普通信号进行讨论。**

信号的处理方式一般有三种：  
1.默认处理 （例如2号信号的默认动作就是终止自己）  
2.忽略信号  
3.自定义方式（信号捕捉）。

## 二.自定义信号动作接口 ##

![在这里插入图片描述][fb8c08de957448d3a55aa11057288a5b.png]

> 第一个参数：指定要进行自定义的信号。
> 
> 第二个参数：一个函数，要自定义的动作，该函数的返回值是void，参数表示该信号。

*例如：2号信号默认是终止，接下来把它更改一下*

![在这里插入图片描述][3954b73a86f34033898c4b1540d8c434.png]

![在这里插入图片描述][25bdd740313d4dee95671cd2213b3617.png]

注意：

1.  Ctrl-C 产生的信号只能发给前台进程。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。
2.  Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程,只有前台进程才能接到像 Ctrl-C 这种控制键产生的信号。
3.  前台进程在运行过程中用户随时可能按下 Ctrl-C 而产生一个信号,也就是说该进程的用户空间代码执行到任何地方都有可能收到 SIGINT 信号而终止,所以信号相对于进程的控制流程来说是异步(Asynchronous)的。
4.  为什么操作系统能够读到ctrl+c呢？因为cpu实际上与键盘的一部分是直接相连的，当键盘开始输入时就会直接向CPU发送一个硬件中断，然后CPU就会让操作系统来读取键盘的输入，最后将输入内容进行相应的解读。

## 三.信号的产生 ##

### 1.键盘组合键 ###

上面已经介绍了ctrl+c—>信号2。这就是一种键盘组合键

*ctrl+\\ ->信号3*

![在这里插入图片描述][4b272af44acb4e5a9f4456b49233bede.png]

![在这里插入图片描述][cf7321333afb42e998bfc51cfe7f9deb.png]

*ctrl+z->19号*

![在这里插入图片描述][c74eab44d1b242ceb2eef104999076ca.png]

![在这里插入图片描述][e4862f62638643a3a6de63ee11f2e0f4.png]

可以看到它并没有如我们预期那样打印，说明它是不能被捕捉的。

> 所以不是所有信号都能被捕捉。

### 2.kill+信号+进程pid ###

我们经常使用kill+进程pid终止程序，kill也常用来给进程发送信号，例如接下来给进程分别发送1，2，3信号。

![在这里插入图片描述][0a9f93a5dbba478f995eddf7d24667d3.png]

![在这里插入图片描述][01c6e33d168a43ffa2eaefad96840090.png]

![在这里插入图片描述][823557040c204be78c39e3c5aa75aa06.png]

### 3.系统调用 ###

#### 1.kill函数 ####

系统调用函数也可以直接发送命令。

![在这里插入图片描述][071e55fd1a5248d29d64bb729ad4de9c.png]

*示例*

![在这里插入图片描述][242e3127e764414b9587c282a5e0c979.png]

另外创建一个死循环程序，用该程序终止。

![在这里插入图片描述][d80ea9d908864c1889a917927b5fd95f.png]

![在这里插入图片描述][d6f426eabf3d49efaf9e511c33ccb56f.png]

#### 2.raise函数 ####

![在这里插入图片描述][69f10a5d207144de8854783653d22e13.png]

![在这里插入图片描述][127d6ec0dedb429d9402c4e714b9c9a5.png]

![在这里插入图片描述][4227e3552202454c8617dbade8a7617a.png]

#### 3.abort函数 ####

![在这里插入图片描述][efd9f70ccc004704a5dfc679697c5fff.png]

它是引起一个正常的进程直接终止。给自己发一个6号信号。

![在这里插入图片描述][02c42aca103e44a3862e2a1678003569.png]

## 四.异常 ##

> 一个程序发生异常本质上是收到了信号。

*各种异常*

![在这里插入图片描述][6b05be76bc804a9d8bc49547618cc411.png]

![在这里插入图片描述][a4ac77767299465d9d7a7b30f5b79f40.png]

很明显出现了异常并且只打印出了上面一句话，后面并没有进行打印。实际上这是接收了8号信号。

![在这里插入图片描述][1ef1aa694cd44f679b33cbce59417ebb.png]

![在这里插入图片描述][191d0505928f44fda45116e2972a1176.png]

这是一个最常见的段错误。它收到了11号信号。

*原因*

> 注意任何异常都只能给当前进程造成影响，不会波及其他进程。

> 为什么/0和野指针会导致进程崩溃呢？这是因为当运行这种代码时，会给进程发送异常信号，导致进程崩溃。

> 为什么/0和野指针会给进程发送信号呢？在CPU里有一个寄存器叫状态寄存器，在状态寄存器里有一个溢出标志位，当在做/0操作时，那么就直接溢出了，而溢出标志位就由0变为1，从而被操作系统识别，之后操作系统就能对信息做出处理。

> 那么野指针呢？在操作系统里有一个页表用来转换虚拟地址和物理地址，而野指针就是地址转换失败。一旦失败，就会把失败地址传回CPU寄存器里。

总结：操作系统怎么知道是溢出异常还是段错误呢？本质就是因为不同的报错对应的是不同CPU寄存器（硬件）的报错。

## 五.软件条件 ##

> 异常只会由硬件产生吗？答案是当然不是。

还记得管道吗？一个进程进行写入，另一个进程进行读取。如果我们将读端关掉，那么写端也会关闭并且会发送13号信号。这其实就算一种软件异常。

*alarm*

![在这里插入图片描述][c089cba6a6374a4e81cee4271287c801.png]

![在这里插入图片描述][36c3d5bf2f5e426ca753b3f011843388.png]

![在这里插入图片描述][6b41926a05a64aed8190835b00620378.png]

## 六.core文件 ##

![在这里插入图片描述][f643efdcd0344a738f69ed26aa9bbcf3.png]

![在这里插入图片描述][544e3c9922a5459ea4a9035c89515831.png]

一个进程在使用wait退出时会返回对应退出码（8-15位），而进程异常会收到退出信号（0-6位），第7位是coredum，它表示进程在终止的时候表示是core终止方式还是term终止方式。

![在这里插入图片描述][d90be4b8e73146b893a6cb8b7a1a1615.png]

*core*

![在这里插入图片描述][da243213900d4183944121616fa4b0ef.png]

*term(以2号信号终止)*

![在这里插入图片描述][85707f2cab86461fa7f9cb13f13e745c.png]

> 我们发现两者的core位都是0，怎么回事呢？其实是云服务器上的core功能默认是关闭的。

*查看*

![在这里插入图片描述][ced9978a9f004459903e269ebf108db1.png]

*开启core*

![在这里插入图片描述][90bd644d42eb4101a08b003b9a36c734.png]

![在这里插入图片描述][1060c9ad37814f259247692bdae52186.png]

在这之后形成了一个core文件。

![在这里插入图片描述][39540cb6912d441a99dfa6899f9ab19c.png]

core文件里会记录具体哪一行代码出现错误。直接使用gdb就可以调试。实际上Core文件在很多时候都是被禁止的，因为一般公司里当一个服务器因为异常被关闭时它就会自动重启，而每次重启又遇到异常，就又会生成一个Core文件。计算机的速度很快，往往一瞬间就会重启很多次，从而导致生成多个Core文件把内存占满。

> 信号发送其实本质上是给进程的PCB发。

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