【Linux操作系统】信号的产生捕获

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信号是什么？

什么是信号？信号是一种抽象概念，在我们的生活中就有各种各样的信号。例如红绿灯，凌晨六点的鸡鸣声，你考试成绩不好时你爸妈的脸色。这些都是信号。而信号有一重要的特征就是，当这些信号出现时，你知道接下来会发生什么！然后采取相应的措施。

比如说：

红灯来了，你知道你不能过马路，所以你停止前进。

凌晨六点鸡叫了，你知道已经天亮了，你可以起床，也可以继续睡觉，这都是处理信号的一种方式。

你考试成绩不好回家，你爸妈的脸色也可以告诉你，你爸妈现在心情很不开心，所以你知道你不能惹你爸妈生气。

以上都是现实中的信号，那么在我们的计算机程序中，也有信号！

而信号在产生之前，我们的程序就知道如何处理这个信号。

信号是如何产生的？

那么我们程序中的信号是如何产生的呢？

1.键盘输入

我们在键盘中有一些快捷键，比如 ctrl + c，会强制关掉当前前台运行的程序，本质是利用键盘输入，让OS向目标进程发送了2号信号。

我们可以写个死循环程序演示一下。

#include<iostream>int main()
{while(1){printf("hello linux\n");}return 0;
}

然后我们运行程序，按ctrl + c ，程序会被终止。实际上是产生了信号。

在这里插入图片描述

2.程序(进程)异常

当程序出现异常，例如 **空指针解引用，除0，等异常都会产生信号。而本质是程序在执行中，发生了硬件错误。空指针解引用会发生内存错误，除0会发生cpu计算错误。所以就会产生信号，再由OS来处理这些信号。**这种情况就不演示了，因为这种异常在学习C语言的过程中想必大家都遇见过。

3.系统调用

我们可以用一些系统调用接口来产生信号，例如我们命令行上的 kill 命令。本质就是系统调用int kill(pid_t pid, int signo) 函数来产生信号。还有 int raise(int signo) 函数来自己产生信号，还有 void abort(void) 来产生 3号信号。

**int kill(pid_t pid, int signo) 演示 **

这个函数的第一个参数是一个进程的pid ，第二个参数是发送的参数，类似于我们 kill命令行。所以我们需要以命令行的方式获取被发送信号进程的pid。

我们写一个kill 函数，参数用我们命令传进去的 argv[1] 和 argv[2]

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc , char* argv[])
{if(argc != 3){printf("./mykill pid signal");return 1;}kill(atoi(argv[1]),atoi(argv[2]));return 0;
}

然后我们执行一个进程，每秒打印一次 hello linux。然后用 mykill 对 mypro 发送9号信号！

在这里插入图片描述

这样我们就模拟实现了一个 kill 命令。本质就算调用了系统调用接口 kill。

int raise(int signo) 演示

我们让程序打印5次 hello linux 后调用这个函数，并传参数9进去。看看进程会不会收到9号信号。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>int main()
{int count = 0;while(1){printf("hello linux\n");sleep(1);count ++;if(count == 5){raise(9);}}return 0;
}

然后我们运行这个程序

在这里插入图片描述

不难发现，五秒过后收到了9号信号，这就是自己产生信号的一种方式。

4. 由软件条件来产生信号

SIGPIPE是一种由软件条件产生的信号, 当我们在管道传输中，关闭了读端，而写端还在继续写入。那么就会产生SIGPIPE信号。

还有 alarm函数 产生 SIGALRM信号。

SIGPIPE信号暂且不演示，我们演示一下 alarm函数。

alarm函数是一个闹钟函数，参数传一个秒数，表示定时多少秒，时间到了之后则会收到alarm信号。返回值则是剩余的秒数，就是当闹钟被中断时。返回剩余的秒数，参数为0时则终端闹钟。

unsigned int alarm(unsigned int seconds)

我们先测试一下该函数。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>int main()
{alarm(5);while(1){printf("hello linux1\n");printf("hello linux2\n");}return 0;
}

运行程序

在这里插入图片描述

我们发现五秒后收到信号。

那么我们取消闹钟试试

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>int main()
{alarm(30); //注册闹钟int count = 0;while(1){printf("hello linux1\n");printf("hello linux2\n");sleep(1);count++;if(count == 5){int ret = alarm(0); //取消闹钟printf("ret = %d\n",ret); //打印剩余秒数}}return 0;
}

然后我们执行。

在这里插入图片描述

5s后闹钟取消了，返回了剩余的秒数，25秒。

信号捕获

信号的捕获函数：

#include <signal.h> //头文件

typedef void (*sighandler_t)(int); // 对函数指针typedef

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); //函数

signal函数的作用就是，如果接收到 signum , 那么就用handler函数去处理该信号。

举个例子：

我们执行下面代码，然后尝试用 kill命令对该进程发送2号信号。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>//处理信号函数
void handler(int sign)
{printf("get a sign :  %d\n", sign);exit(0);
}int main()
{signal(2,handler); //如果收到二号信号，那么用handler来处理while(1){printf("hello world\n");sleep(1);}return 0;
}

然后我们测试一下。

在这里插入图片描述

我们发现最后输出了 get a sign 2 。说明信号被捕捉了。

我们用 kill -l 可以查看系统中的信号。

在这里插入图片描述

我们只看前面31个，那么我们可以把前面31个都用 handler 处理。然后进行一个除0 操作，会收到几号信号。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>//处理信号函数
void handler(int sign)
{printf("get a sign :  %d\n", sign);exit(0);
}int main()
{for(int i = 1;  i<= 31 ; i++)signal(i,handler); //如果收到二号信号，那么用handler来处理sleep(5) ; int a = 5 / 0;  //5秒之后制造一个信号return 0;
}

然后我们运行一下。

在这里插入图片描述

5 秒过后，我们程序没有报错，相反是打印了收到 8号信号的信息。而 8 号对应的就是SIGFPE信号，浮点数错误。在这里插入图片描述

现在知道信号可以捕获，那么问题来了， 9 号信号能否捕获呢？我们可以用下面代码试一下。

我们写了一个死循环代码，然后用命令行发送9号信号，看看是否会被捕获。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<stdlib.h>//处理信号函数
void handler(int sign)
{printf("get a sign :  %d\n", sign);exit(0);
}int main()
{for(int i = 1;  i<= 31 ; i++)signal(i,handler); //如果收到二号信号，那么用handler来处理while(1){sleep(1);printf("hello world\n");}return 0;
}

我们试验一下。

在这里插入图片描述