Linux操作系统之信号概念启程

前言：

在前段时间，我们开始了对于Linux操作系统中的进程间通信的章节内容，并为大家介绍了关于管道和system V共享内存的相关知识。

但是system V标准中还有信号量与消息队列两个知识点。这两个的系统调用的使用方法与共享内存差不多，因为三者同属于system V标准。所以我们就不再过多赘述，后面可以作为大家的补充知识点，感兴趣的同学可以自己去了解一下。

我们从今天开始进入信号的章节。

信号其实勉强也能算得上是进程间通信的一种，但严格意义上来说，二者区别还是蛮大的，所欲离我们这里把分开。

我们前面在进程终止那里曾经提到过进程终止的方案就有信号，但是没有深入了解。

今天这篇文章，将会为大家带来初步的关于信号的知识点，难度比较简单，大家学起来还是蛮容易的。话不多说，马上开始正文吧！

一、什么是信号

在我们生活中无处不存在着信号：

古代的狼烟烽火，现在马路上随处可见的红绿灯，甚至于你每天上早八定的闹钟，都是一种信号

信号有一个特点，就是异步

什么是异步性

就是突发的，不可预料。我们用官方的点语言来说就是：信号可能在任何时刻到达，打断进程的正常执行流。

你说闹钟和红绿灯我们可以预料，怎么会有异步性呢？

那如果你的手机没电了！如果交通拥堵有交警专门去手动控制交通!

这种情况的出现我们无法预料，所以，闹钟与红绿灯也是一种信号。

敌人多久来？我们多久点燃烽火？你的一个电话什么时候打过来，都是突发的，我们把这个称为信号的异步性。

二、信号的处理阶段

在linux系统中，你怎么能识别信号呢？

：识别信号是内置的，进程识别信号，是内核程序员写的内置特性。

所以，信号的处理可分为三个阶段：

1. 信号产生：由硬件、软件或用户触发。

2. 信号保存：内核暂存信号，等待进程处理。

3. 信号处理：进程执行注册的处理函数。

1. 信号产生方式

即：1、终端按键（键盘）。2、系统命令。3、函数。4、软件条件。5、硬件异常 

2. 信号保存

信号保存是Linux信号处理机制中至关重要的一个环节，它确保了信号在产生后能够被正确地暂存和管理，直到进程准备好处理它们。

内核通过进程PCB中的信号位图记录未决信号（我们后面会讲到，本文只是给大家提概念，不带你挖坑）：

• 如果信号被阻塞（屏蔽），则暂存为未决状态。

• 解除阻塞后，信号才会递送给进程。

3. 信号处理

进程对信号的处理方式有三种：

1. 默认行为（如 SIGINT 终止进程）。

2. 忽略信号（如 SIGCHLD 避免僵尸进程）。

3. 自定义处理：通过 signal() 或 sigaction() 注册处理函数。

三、举个样例认识信号

我们平时在启动一个进程时，我们想要提前让它结束，我们会输入什么呢？

：

#include <iostream>
#include <unistd.h>int main()
{while (true){std::cout << "I am a process, I am waiting signal!" << std::endl;sleep(1);}return 0;
}

可以看见，我们在bash的前台启动一个进程，当我们用键盘按下ctrl + C时，会产⼀个硬件中断，随后被OS获取，于是被解释成信号，发送给⽬标前台进程。前台进程因为收到信号，进而引起进程退出。

其实，ctrl + C的本质是向前台进程发送 SIGINT 即 2 号信号。

我们可以证明一下，但这里要引入一个系统调用：signal

我们前文说过，处理信号有三种，默认方式，忽略，和自定义。

而signal就是实现自定义的一种调用。signum参数是我们要捕获的信号编号：如SIHINT，SIGTERM，handler是一个信号处理函数的指针，这个函数一般由我们自己设置，或者是一个特殊值：SIG_IGN（忽略信号），SIG_DEL（默认行为） 

所以我们可以这些写：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include<signal.h>void handler(int signumber)
{std::cout<<"捕获到信号2，开始执行自定义处理方法"<<std::endl;
}int main()
{signal(2,handler);while(true){std::cout<<"I am a process, I am waiting signal!"<<std::endl;sleep(1);}return 0;
}

这里有一点要注意，为了符合参数类型一致，必须得在我们的handler加一个参数 int signumber，哪怕你的代码中不会用到这个参数。

 通过以上这个代码，我们就把对二号信号的捕捉后的处理方法，变成了我们自己定义的方法。

可以看见，我们现在从键盘输入strl c就不会杀死进程了。我们只能手动给该进程kill发送信号杀死。

总结

本文我们只是简单的讲一些关于信号的概念性知识，目的是为了给大家引出后面的重点内容。所以都是一下简单的小点，理解起来还是比较容易的。

明天我将会给大家带来更详细的信号的内容。