【Linux】进程信号

进程信号

什么是进程信号？

进程信号（Signal） 是一种异步的进程间通信机制，用于通知进程发生了某种事件。

异步事件：不会阻塞当前进程，而是在某个条件满足后触发，并由系统或者回调函数处理的事件。

简单来说：我们用现实中一个很常见的事情来比喻异步事件，异步事件就是当我们在手机上点外卖时，我们不需要一直盯着手机上的点外卖的APP，而可以去做其他事情，当外卖送到的时候，手机上会通知，通知之后我们再决定去不去拿，我们可以选择去处理这个外卖，也可以选择当我们将手上的事完成之后再去取外卖。

处理信号的方式

处理信号的三种方式：默认行为，自定义行为，忽略。

默认行为

每个信号都有自己的默认行为，我们拿一两个举例：

我们拿9号信号为例，9号信号的默认行为就是杀死进程。 我们可以用man命令查看一张表，可以查看每个信号的默认行为：

man 7 signal

这里我截取的了部分图片。

可以查看每个进程的默认行为。

自定义行为

在了解自定义行为之前，我们需要先了解一个系统调用：

signal可以用来捕捉信号。

第二个参数是函数指针，需要我们自己写一个函数传递进来，signal可以用来捕捉信号，然后改变信号的默认行为。 我们用代码来详细说明一下： 前提：首先我们提出一个结论，我们常用的ctrl+c，其实最后会转化为2号信号，系统识别到2号信号后，会将进程杀死，注意：这里杀死进程，只能杀死前台进程，不能杀后台进程，我们先验证，然后写代码

如何将进程变为后台进程：

./signal &

可以看到ctrl+c是结束不了后台进程的，智能用kill -9来杀死这个进程。

#include <iostream>
#include <signal.h>
using namespace std;

void headler(int signo)
{
    cout<<"get a signal"<<signo<<endl;
}

int main()
{
    signal(2,headler);
    while(true)
    {
        cout<<"hello world"<<endl;
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

用上面代码来验证ctrl+c是否是2号信号，并未验证signal函数捕捉信号。

可以看见我们ctrl+c的时候，进程不会退出，而是转而输出我们自定义行为的内容。

认识信号

除了上面讲到的ctrl+c表示终止进程，还有组合键也可以终止进程，并且这个组合键转化的信号不是2号信号：

ctrl+\

这个组合键最后会被转化为3号信号，我们来验证一下：

可以看到输出的是3号信号。

假定我们将所有信号捕捉了之后会怎么样呢？

可以看见，无论如何都杀不死进程，那这样这个进程是不是就无法无天了？

9号信号还是可以杀死进程，由于操作系统早已料到这个结果，所以操作系统设置了9号信号是无法捕捉的。 上面讲的都是键盘产生的信号，其实还有系统调用产生信号。

系统调用产生信号

kill可以向指定进程发送指定的信号。

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;

void headler(int signo)
{
    cout<<"get a signal "<<signo<<endl;
}
int main()
{
    signal(2,headler);
    kill(getpid(),2);
    while(true){}
    return 0;
}

我们捕捉2号信号，可以看见确实可以向指定进程发送信号。 还有两个两个函数可以发送信号，一个是：raise，一个是abort raise表示无论谁调用raise都会给自己发送信号 abort表示无论谁调用进程都会给自己发送信号终止自己进程。

指令产生信号

没错，kill既是指令也是系统调用，kill也可以产生信号

软件条件产生信号

我们将一个例子，我们之前学的管道，当读端关闭之后，写端继续往管道中写入是非法的，所以系统就会给进进程发送信号将写端关闭。 这里我们讲一个系统调用：

这个系统调用是定时器函数，我们设置一个闹钟，当闹钟到的时候，进程会直接终止，这里我们利用signal，改变14号信号的行为：

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;

void headler(int signo)
{
    cout<<"get a signal "<<signo<<endl;
}
int main()
{
    signal(14,headler);
    alarm(1);
    while(true){}
    return 0;
}

可以看见我们通过一个闹钟函数捕捉到了信号，也就是内部软件可以直接产生信号。

异常产生信号

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;


int main()
{
    int a = 1/0;
    return 0;
}

可以看见异常也可以产生信号，我们来查一下信号是多少号

可以看见/0产生的8号信号。

总结

进程信号（Signal）是 Linux 中一种重要的 进程间通信 和 异常处理 机制，能够异步通知进程发生特定事件。信号可以来自 用户输入（如 Ctrl+C）、进程间通信（kill()）、内核事件（如访问非法地址触发 SIGSEGV）或 定时器（SIGALRM）。

在实际编程中，我们可以通过 捕获（sigaction()）、忽略（SIG_IGN）、阻塞（sigprocmask()） 等方式处理信号，以控制进程的行为。例如，使用 SIGCHLD 管理子进程，或使用 SIGUSR1 进行进程间通信。

然而，信号的 异步性 可能导致竞态条件，尤其是在信号处理函数中执行非异步安全操作时。因此，在设计信号处理逻辑时，应该避免使用不可重入函数，并合理利用信号屏蔽集来确保同步执行。

掌握进程信号的机制，不仅有助于编写更健壮的 Linux 应用程序，还能在 系统编程、进程控制、故障诊断 等方面提供强有力的工具。希望本文能帮助你更好地理解 Linux 进程信号的原理及应用！