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1. 信号概念

信号是操作系统用来通知进程某个特定事件已经发生的一种方式。它们是一种软件中断，可以被发送到进程以对其进行异步通知。

2. 信号处理的三种方式

1. 执行默认动作
2. 执行自定义动作
3. 忽略

signal() 函数：将信号处理设置为 SIG_IGN，可以忽略信号

signal(sig, SIG_IGN);

sigaction() 函数：将 sa_handler 设置为 SIG_IGN。

struct sigaction act;
act.sa_handler = SIG_IGN;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
sigaction(sig, &act, NULL);

3. 系统定义的信号列表

1_{31表示为常规信号，32}64表示为实时信号

常规信号不需要排队，实时信号需要排队。

如果一个常规信号在短时间内多次产生，而进程正在处理前一个该信号，那么后续的相同信号通常会被丢弃，只保证至少有一个信号被传递给进程。

如果有多个相同的实时信号发送给一个进程，它们会被排队，直到进程有机会处理它们。这意味着进程可以按顺序处理所有接收到的实时信号，不会丢失任何信号。

信号编号	信号名词	信号用途
1	SIGHUP	通常在控制终端关闭时发送给前台进程组的所有进程，用于提示程序重新读取配置文件或优雅地重启
2	SIGINT	由用户发送，通常通过按下 Ctrl+C，请求程序中断当前操作
3	SIGQUIT	由用户发送，通常通过按下 Ctrl+\，请求程序停止并产生核心转储，用于调试
4	SIGILL	当程序尝试执行非法指令时发送，指示程序存在严重错误
5	SIGTRAP	由断点指令或trace调用触发，用于调试
6	SIGABRT	由 abort() 函数调用触发，请求程序异常终止并产生核心转储
7	SIGBUS	当程序试图访问一个无法访问的内存地址时发送，指示总线错误
8	SIGFPE	浮点异常信号，如算术溢出、除以零等
9	SIGKILL	用于立即终止进程，无法被捕获或忽略
10	SIGUSR1	用户自定义信号，可以用于进程间通信
11	SIGSEGV	段错误信号，当程序试图访问其内存空间中未分配或无法访问的内存时发送
12	SIGUSR2	用户自定义信号，可以用于进程间通信
13	SIGPIPE	当写入一个已被另一端关闭的管道时发送
14	SIGALRM	计时器信号，由 alarm() 函数设置的计时器超时触发
15	SIGTERM	终止信号，请求进程自行终止，是最常用的终止信号
16	SIGSTKFLT	协处理器栈故障，不常用
17	SIGCHLD	子进程结束或停止信号，用于通知父进程子进程的状态改变
18	SIGCONT	继续信号，用于将一个被停止的进程恢复执行
19	SIGSTOP	停止信号，用于暂停进程的执行，无法被捕获或忽略
20	SIGTSTP	用户停止信号，通常由用户通过 Ctrl+Z 触发
21	SIGTTIN	后台进程组试图从前台进程组控制的终端读取
22	SIGTTOU	后台进程组试图向前台进程组控制的终端写入
23	SIGURG	有紧急数据可读，通常用于网络编程
24	SIGXCPU	CPU时间限制超信号，当进程超过其CPU时间限制时发送
25	SIGXFSZ	文件大小限制超信号，当进程试图扩大超过其文件大小限制的文件时发送
26	SIGVTALRM	虚拟时钟超时信号，类似于 SIGALRM，但是计算的是进程占用 CPU 的时间
27	SIGPROF	性能分析信号，用于性能分析和监视
28	SIGWINCH	窗口变化信号，当终端的窗口大小发生变化时发送
29	SIGIO	输入/输出可用信号，用于异步I/O
30	SIGPWR	电源恢复信号，用于通知设备电源状态变化
31	SIGSYS	坏系统调用信号，当执行了无法识别的系统调用时发送

4. 信号的产生

4.1 通过终端按键产生信号

当用户在终端按键时（如 Ctrl+C 或 Ctrl+Z），终端驱动程序会捕捉到这个按键事件，并将其转换为相应的信号。

4.2 调用系统函向进程发信号

kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号

int kill(pid_t pid, int signo);//成功返回0,错误返回-1

raise函数可以给当前进程发送指定的信号(自己给自己发信号)

int raise(int signo);//成功返回0,错误返回-1

abort函数使当前进程接收到信号而异常终止

void abort(void);//abort函数总是会成功的,所以没有返回值

4.3 由软件条件产生信号

常见的软件条件：

• 异常（SIGFPE、SIGSEGV）
• 主动终止（SIGABRT)
• 调试信息（SIGTRAP)
• 自定义行为（SIGUSR1、SIGUSR2)

信号的生成和处理：

使用系统调用

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 主动触发 SIGABRT 信号abort();return 0;
}

捕捉和处理

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void handle_sigint(int sig) {printf("Caught signal %d\n", sig);exit(0);
}int main() {signal(SIGINT, handle_sigint); // 捕获 Ctrl+Cwhile (1) {printf("Running...\n");sleep(1);}return 0;
}

4.4 硬件异常产生信号

在 Linux 中，硬件异常是指由计算机硬件引发的事件，这些事件通常会导致当前执行的程序无法继续正常运行。

硬件异常的常见问题：

非法指令：程序尝试执行未定义或不合法的指令

段错误：程序访问了未分配给它的内存区域

浮点异常：发生除以零、溢出等浮点运算错误

总线错误：由于对未对齐地址或无效地址进行访问而导致的错误

例如：

int main() {int *ptr = NULL;*ptr = 42; // 尝试写入 NULL 指针return 0;}

在这种情况下，CPU 检测到非法内存访问并生成 SIGSEGV 信号。操作系统捕获该信号并终止该进程，同时可能生成核心转储文件用于后续调试。