Linux操作系统

signal函数

信号的产生

信号处理

signal函数

第一个参数signum是信号的编号，表明要重新定义几号信号

第二个参数是一个函数指针，返回值是void，参数是int类型。这个函数指针就是指向用户要自定义处理动作的函数。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;void handler(int sig) //自定义处理函数
{cout<<"catch a signal "<<sig<<endl;
}int main()
{signal(2,handler);//自定义捕捉while(true){cout<<"i am running..."<<endl;sleep(1);}return 0;
}

此时在ctrl c发现终止不了程序，原因是我们已经修改了2号信号默认的处理函数。（此时在退出用ctrl \（这个是发送的3号信号SIGQUIT））

注意：9号信号不能自定义捕捉

所有的信号都必须经过OS发出给各个进程。

信号的产生

1、通过键盘输入

例如ctrl c，ctrl \

2、通过系统函数

kill函数

kill - 信号名或者信号编号进程pid

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;void handler(int sig)
{cout<<"catch a signal "<<sig<<endl;
}int main()
{//把2、3号信号自定义捕捉signal(2,handler);signal(3,handler);while(true){cout<<"i am running..."<<endl;sleep(1);}return 0;
}

运行程序，先看一下他的pid，

此时ctrl c和ctrl \都不可以结束掉进程。

可以发送9号信号，kill -9

3、通过软中断

SIGPIPE信号（管道相关）

SIGALRM信号

通过alarm函数进行定时，时间到了会给当前进程发送SIGALRM信号，该信号的默认操作是终止当前进程。

4、硬件错误

比如说越界发生的段错误

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;void handler(int sig)
{cout<<"catch a signal "<<sig<<endl;sleep(1);
}int main()
{//signal(11,handler);//将11号信号自定义捕捉int *p=nullptr;*p = 10;return 0;
}

如果自定义捕捉，可以发现是11号信号。

虚拟地址映射真实地址的过程出错，实际上是硬件mmu等报错，由操作系统接收。

信号处理

当信号产生时，并不是立即处理的，会先进入一个状态（未决），等到合适的时机才会进行处理。

信号递达（handler）

信号的处理动作，包括默认、自定义捕捉和忽略。

信号未决（pending）

是一种状态（产生到递达之间的状态）。

信号阻塞（block）

进程可以阻塞一个信号，被阻塞的信号一旦产生，将一直处于未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才会执行递达。

由于信号是发送给进程的，进程肯定有相关的数据结构

举个例子：

例如1号信号SIGHUP的block =0，pending = 0，说明信号未被阻塞，信号也未产生。

2号信号SIGINT的block = 1，pending = 1，说明信号已经产生，处于未决状态，但是又由于信号被阻塞了，所以在等待解除阻塞。

3号信号SIGQUIT的block = 1，pending = 0，信号未产生，但是可以被阻塞。

信号捕捉

合适的时机：从内核态切换到用户态时，才进行相关的检测。

捕捉信号：信号处理动作是用户自定义的函数。

如果不是用户自定义的函数，即系统默认的处理函数，只需要一次用户到内核状态切换的过程。

如果是用户自定义的捕捉函数

在自定义捕捉函数时，总共需要四次切换，用户到内核、内核到用户切换各两次。

举个例子: 用户程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。当前正在执行main函数,这时发生中断或异常切换到内核态。在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行，而是执行sighandler函数, sighandler和main函数使用不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程。sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行。

问题

为什么要这么复杂而不直接在内核调用信号处理函数？

内核权限更高，调用用户自定义的处理函数有风险，之所以引入内核和用户两种模式，也是为了操作系统的安全。