【Linux课程学习】：第20弹---信号入门专题（基础部分）

一.信号入门-从生活角度理解信号：

当我们点完外卖后，外卖小哥会接单，商家会开始准备。然而，我们在点完外卖后只需等待外卖送达门口，而无需关心送达的具体过程，这便形成了与外卖小哥的异步关系。外卖送达后，通过电话或门铃等信号通知我们，但我们不一定会立即处理这个信号。我们可能会选择稍后处理，届时可以选择取餐并享用，或者取餐但不吃，甚至完全忽略这个信号（什么也不做）。这就是对信号的处理。在处理信号之前，还涉及到信号的保存问题。

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二.从技术角度理解信号：2.1键盘Ctrl+c生成信号：当我们启动一个shell进程并运行一个死循环程序时，若想终止这个进程（前台进程），我们可以通过键盘按下Ctrl+c（即2号信号，SIGINT）来实现。具体过程如下：

1.键盘按下Ctrl+c组合键，触发一个中断。

2.这个中断被操作系统捕获，CPU的引脚可以检测到这一变化，操作系统随后获取这一信息。

3.操作系统向进程发送信号。

发送信号的本质：修改进程PCB中的pending位图。

注意：Ctrl+c无法终止后台进程。

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三.前台进程与后台进程

3.1前台进程的产生方式与特点：

• 产生方式：通常通过./test运行的就是前台进程。
• 特点：
  1. 占用终端：前台进程在运行期间会占用终端，直到它结束或被暂停（如通过Ctrl+Z组合键）。在此期间，终端无法用于其他操作，除非暂停或终止该进程。
  2. 对终端信号敏感：前台进程会接收并处理终端发送的信号。例如，用户在终端按下Ctrl+C组合键时，前台进程会收到SIGINT信号并通常终止运行，除非它对该信号有特殊处理（如信号捕获和忽略）。
  3. 状态显示：在ps命令的输出中（如ps -ef），前台进程在正常运行时显示为R状态，表示正在运行并占用CPU资源。若通过Ctrl+Z暂停前台进程，其状态会变为T，表示停止运行。

3.2后台进程的产生方式与特点：

• 产生方式：在前台进程命令后加上&符号即可产生后台进程。
• 特点：
  1. 不占用终端I/O：后台进程不会阻止用户在终端进行其他操作，其输出信息可以通过重定向保存到文件中，如使用“>output.log 2>error.log”将标准输出和标准错误输出分别保存到output.log和error.log文件中。
  2. 信号处理方式不同：后台进程也会接收信号，但对某些信号的默认处理方式可能与前台进程不同。例如，后台进程通常不会因Ctrl+C而终止，除非它对SIGINT信号进行了特殊处理。
  3. 状态显示：后台进程在正常运行时也显示为R状态，但不占用终端的I/O设备。类似于前台进程，后台进程也可以被暂停，状态变为T。可以使用bg命令让其在后台继续运行，或用fg命令将其恢复到前台运行。

3.3关于前台进程和后台进程的命令：

fg //将后台进程移到前台运行。
bg //让暂停的后台进程继续在后台运行。
jobs //查看前后台进程的信息。

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四.信号的分类

4.1使用kill -l查看所有信号：信号的分类如下，这些是定义的宏，使用数字表示也是一样的。

对于34号及以后的信号为实时信号，我们这里不讨论。主要研究的是34号以下的1到31号信号。这31个信号可以用一个int位图表示。

我们使用的信号包括：

1. Ctrl+c：SIGINT（2号信号）
2. Ctrl+\：SIGQUIT（3号信号）

4.2信号的终止：信号终止一般分为core和term两种方式。在man 7 signal中会有详细介绍，指出是core终止还是term终止进程。

core和term终止进程基本相似，唯一区别是：如果进程发生core终止，可能会生成core文件。

但必须先将core file的大小设置为大于0，才能生成core文件！！！

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五.信号处理的常见方式

5.1信号处理的方式有三种：

1. 忽略此信号。
2. 执行该信号的默认处理动作。
3. 提供一个信号处理函数，要求内核在处理这个信号时，切换到用户态执行这个函数，这种方式称为捕捉。

5.2对信号进行自定义处理：用于自定义处理信号的函数是：

函数解释：

1. signum表示要处理的几号信号。
2. handler是一个函数指针，表示自定义处理方式。

typedef void (*sighandler_t)(int);

它的类型是一个返回值为void，参数为int的函数指针。

也可以传递这些参数：

• SIG_IGN：表示处理信号的方式是忽略此信号。
• SIG_DFL：执行该信号的默认行为。

5.3对signal的应用：我们可以通过命令行参数，在shell命令行中对指定的信号进行指定的修改。

还可以通过for循环对31个信号的执行方式进行修改。这样，操作系统发送给我们程序进程的终止信号就不起作用了。

那么我们的进程是否就无法被终止了呢？

答案：9号信号（SIGKILL）是不允许我们进行修改的，它的行为始终是终止进程。因此我们的进程肯定是可以被终止的。

以下是关于signal的应用示例：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
void Handler(int signo){
    std::cout << "Received signal: " << signo << std::endl;
}
int main(){
    struct sigaction act;
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_handler = Handler;
    sigaction(SIGINT, &act, NULL);
    while(1){
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

文章到此基本结束。作为C++程序员，请保持持续学习，每天进行算法练习！欢迎大家与我一起交流问题，共同进步。

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