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上篇文章：Linux操作系统5-进程信号1（信号基础）-CSDN博客

本篇Gitee仓库：myLerningCode/l25 · 橘子真甜/Linux操作系统与网络编程学习 - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

本篇重点：信号的4种产生

一. signal系统调用

二. 产生信号的4种方式

2.1 终端按键产生信号

2.2 系统调用/命令产生信号

a kill调用向其他进程发送信号

b raise向自己发送信号

2.3 硬件异常产生信号

a 除 0 异常

b 空指针解引用

2.4 软件产生信号

a pipe 读端退出，写端立马退出

b alarm定时器产生信号

一. signal系统调用

signal系统调用可以帮助我们自定义信号的行为。

//所需头文件
#include <signal.h>//函数原型    当进程收到signum这个信号之后，执行handler中的代码
typedef void(* sighandler_t)(int)    //函数指针
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);//参数说明
signum    需要自定义行为的信号编号
handler   自定义行为的函数//当某一个进程使用了signal系统调用之后，捕捉signum编号的信号就会执行下面的自定义行为
void handler(int signum)
{//由程序员自定义
}

举例代码：

我们自定义了2号信号的行为（ctrl c 发送的信号就是2号信号）

#include <iostream>#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{while(true){printf("进程[%d]收到信号[%d]\n",getpid(),signum);sleep(1);}
}int main()
{signal(2, handler);while (true){std::cout << "进程pid:" << getpid() << std::endl;sleep(1);}return 0;
}

我们定义一个死循环的进程，并且自定义2号信号的行为。如果该进程收到2号信号那么他就会执行handler 中的死循环代码

测试结果如下：

我们输入ctrl c 来测试一下。

可以看到，输入ctrl c之后该进程收到2号信号。并且再次ctrl c 之后仍执行自定义行为的代码

注意：在我们调用signal之后并不会执行handler中的方法，而是在收到2号信号后再调用

二. 产生信号的4种方式

2.1 终端按键产生信号

常见的比如 ctrl c 向当前的前台进程发送2号信号，ctrl \ 向当前前台进程发送3号信号。

代码测试：

我们自定义2号和3号信号的行为来测试 ctrl c 和 ctrl \：

#include <iostream>#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{while(true){printf("进程[%d]收到信号[%d]\n",getpid(),signum);sleep(1);}
}int main()
{//同时自定义2号信号和3号信号的行为signal(2, handler);signal(3, handler);while (true){std::cout << "进程pid:" << getpid() << std::endl;sleep(1);}return 0;
}

2.2 系统调用/命令产生信号

命令产生信号我们经常使用，就是 kill 信号 pid 即可向对应的进程发送对应的信号

a kill调用向其他进程发送信号

kill不仅仅在命令中可以发送信号，也能在代码中使用

//头文件
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>//函数原型
int kill(pid_t pid, int signum);//参数
向 pid 这个进程编号的进程发送 signum 这个编号的信号//返回值
成功返回0，失败返回-1，并且设置错误码

测试代码：

mykill.cpp

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>void Usage(const std::string &proc)
{std::cout << "Usage\n"<< proc << "pid signum\n ";
}int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3)Usage(argv[0]);pid_t pid = atoi(argv[1]);int signo = atoi(argv[2]);int n = kill(pid, signo);if(n < 0){std::cout << "kill error"<<std::endl;}return 0;
}

该代码通过命令行参数获取键盘输入的信息，解析后执行kill

test.cpp

#include <iostream>#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{while (true){printf("进程[%d]收到信号[%d]\n", getpid(), signum);sleep(1);}
}int main()
{// 同时自定义2号信号和9号信号的行为signal(2, handler);signal(3, handler);while (true){std::cout << "进程pid:" << getpid() << std::endl;sleep(1);}return 0;
}

可以看到，我们可以通过kill系统调用向其他进程发送信号

b raise向自己发送信号

#include <signal>int rasie(int sig);//给自己发送sig这个信号

测试代码：

通过raise向自己发送3号信号

#include <iostream>#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handler(int signum)
{while (true){printf("进程[%d]收到信号[%d]\n", getpid(), signum);sleep(1);}
}int main()
{// 同时自定义2号信号和9号信号的行为signal(3, handler);int cnt = 0;while (true){std::cout << "进程pid:" << getpid() << "[" << cnt++ << "]" << std::endl;if (cnt == 5)raise(3);sleep(1);}return 0;
}

测试结果：

可以看到，第5次的时候，收到3号信号执行自定义行为。

2.3 硬件异常产生信号

信号不一定由用户发出，也有可能由OS发出。比如我们的 /0操作，越界访问操作。

a 除 0 异常

#include <iostream>
#include <string>#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>int main()
{// 3.硬件异常产生信号// 信号产生，不一定由用户显示发送。有可能由操作系统自动产生while (true){std::cout << "我正在运行..." << std::endl;sleep(1);int a = 10;a /= 0;}return 0;
}

运行结果如下：

可以看到进程收到了 Floating point exception。这个其实就是8号信号

可以自定义8号信号的行为来证明：

#include <iostream>
#include <string>#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>void catchSig(int signo)
{std::cout << "获取一个信号编号，编号是:" << signo << std::endl;
}int main()
{// 3.硬件异常产生信号// 信号产生，不一定由用户显示发送。有可能由操作系统自动产生signal(SIGFPE, catchSig);while (true){std::cout << "我正在运行..." << std::endl;sleep(1);int a = 10;a /= 0; // 为什么除0 会终止进程？ 当前进程会收到来自OS的信号}return 0;
}

运行结果如下：

可以看到，该进程收到了8号信号。

可是为什么一直打印这条信息呢？我们没有写死循环

分析如下：

1 OS怎么知道该进程 \0 了？

因为在cpu中有一个状态寄存器，这个寄存器中有一个状态标志位。如果我们有 \0 运算，就会导致结果溢出，此时这个寄存器就会将标志位由 0 设置为 1。说明该进程发生了运算异常。

当OS发现某一个进程的状态标志位是1，就会向其发送8号信号终止它！

2 为什么会一直打印信息？

一个进程不会一直占用CPU。当发送进程调度的时候，这个进程可能会被调走。此时进程会将自己的上下文信息保存到PCB中。当进程切换切换回来的时候，这个进程的状态标志位还是1，OS仍会向其发送8号信号，继续打印这条信息！

b 空指针解引用

#include <iostream>
#include <string>#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>void catchSig(int signo)
{std::cout << "获取一个信号编号，编号是:" << signo << std::endl;
}int main()
{ signal(SIGFPE, catchSig);while (true){std::cout << "我正在执行代码" << std::endl;sleep(1);int *p = nullptr;*p = 1; //野指针}return 0;
}

运行结果如下：

可以看到，显示段错误。收到11号信号（非法访问内存）

原因分析：

我们的指针都是在虚拟内存上的，虚拟内存通过页表和MMU的映射到物理内存上（MMU是集成在CPU上的）。当我们发送非法访问的时候，MMU就会发送硬件异常，OS向进程发送11号信号进行终止。

不断打印的原因如上面。

2.4 软件产生信号

a pipe 读端退出，写端立马退出

在这篇文章中，我们看到。管道的读端退出，写端会收到13号信号退出

Linux操作系统4-进程间通信1（通信与管道实现通信）-CSDN博客

这就是一种软件异常产生的信号

b alarm定时器产生信号

//头文件
#include <unistd.h>//函数原型
unsigned int alarm(unsigned int seconds);//使用alarm可以设定闹钟，在输入的参数 seconds 秒之后
//OS会向当前进程发送 SIGALRM 信号，该信号的默认行为是终止该进程

测试代码：

#include <iostream>
#include <string>#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>void catchSig(int signo)
{std::cout << "获取一个信号编号，编号是:" << signo << std::endl;exit(1);
}int main()
{alarm(10);int count = 0;while (1){std::cout << "hello world! " << count++ << std::endl;sleep(1);}return 0;
}

运行结果：