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4.類型

是系統級別的變量類型, 是linux定義的類型, 類型的變量用來表示block位圖與位圖

稱為信號集, 這個類型可以表示每個信號有效或無效狀態, 即1或0

由定義出來的變量不可以直接修改與打印, 需要通過以下函數來進行操作

常見操作:, , , , , ,

#

int ( *set); // 初始化set所指向的信號集, 將其所有bit清零

int ( *set); //初始化set所指向的信號集, 將其所有bit置為1

int ( *set, int signo); // 添加signo信號到set

int ( *set, int signo); // 刪除signo信號到set

int (const *set, int signo); // 判斷set是否包含signo信號

以上都需要先自定義一個set信號集

5.如何操作信號集

int ( *set); // 將信號集獲取到set中, 這個set是輸出型參數

代碼驗證: 打印信號集

void PrintPending(sigset_t &pending)
{
  for(int sig = 1; sig <= 31; ++sig)
  {
    //判斷sig是否存在于pending信號集中
    //存在: 1 不存在: 0
    if(sigismember(&pending, sig))
    {
      cout << 1; 
    }
    else
    {
      cout << 0;
    }
  }
  cout << endl;
}
int main()
{
  sigset_t set;
  //初始化
  sigemptyset(&set);
  //獲取pending信號集
  sigpending(&set);
  PrintPending(set);
  return 0;
}

6.如何操作block阻塞信號集

阻塞信號集也叫做當前進程的信號屏蔽字( Mask), 這里的屏蔽是指阻塞而并不是忽略!

#

int (int how, const *set, *oset);

參數:

how: 傳入標記位, 以下的mask代表信號屏蔽字

: 添加要阻塞的信號到信號屏蔽字, 相當于mask = mask | set

: 從當前信號屏蔽字解除特定阻塞信號, 相當于mask = mask&~set

: 設置當前信號屏蔽字為set所指向的位圖, 相當于mask = set

set與oset:

如果oset是非空指針, 則讀取修改之前的信號屏蔽字到oset

如果set是非空指針, 則根據how的修改方式去修改set信號屏蔽字, 然后覆蓋掉進程的信號屏蔽字

如果調用解除了對當前若干個未決信號的阻塞,則在返回前,至少將其中一個信號遞達。

代碼驗證:逐一屏蔽1~31號信號, 然后不斷向進程發送1~31號信號, 觀察信號集

7.特殊的9號與19號信號

9號信號 --- 一定會殺掉指定進程

9號信號屬于管理員信號, 不會被用戶捕捉也不會被用戶屏蔽!

19號信號 --- 不會被用戶屏蔽

8.block存在的意義

如果一個信號在同一時刻被發送了兩次, OS如何處理?

回答: 當一個信號第一次被遞達, OS在處理信號時, 在處理期間會將該信號屏蔽, 當處理完之后解除該信號的屏蔽, 也就是說上述問題, 同一時刻發送兩次, OS也只能一個一個的進行對于信號的處理

為了保證系統安全, 避免信號遞歸式的處理, OS在同一時刻下同一種信號只能操作1次, 就是通過block屏蔽字實現的

注: 非實時信號(1~31普通信號), 位圖只能標記是否有信號未決, 并不能存儲有幾個相同信號的數量

所以如果同時發送三個相同信號, 那么也是先處理1次, 處理期間屏蔽該信號, 處理完再處理1次, 因為后兩次是第一次屏蔽后發送的所以只能標記有該信號未決, 后續也只能處理1次, 所以同時發送了三個相同信號, 最終只會處理兩次

四.信號的整體流程(總結)

產生信號(軟件/硬件/鍵盤組合鍵)

---> 發送信號(自動/手動)

---> 保存信號(未決)

---> 內核態到用戶態的前一刻,OS處理可遞達信號

---> 判斷是否阻塞(block屏蔽字)

--->若未阻塞則處理信號(遞達并處理, 方式: 默認/忽略/自定義捕捉)

五.補充內容 1.核心轉儲

關于核心轉儲:

如何觸發核心轉儲:Core Dump

1.-- 默認處理動作為終止進程

2.abort()函數 -- 本質發送 -- 默認處理動作當作異常去終止進程

3.異常 -- 例如: 除0, 非法訪問等等

表現為: 當進程異常終止時(段錯誤, 除零錯誤, 訪問空指針等等), 會在當前目錄下自動生成一個核心轉儲文件, 該文件內容全部都是二進制數據, 很顯然, 這個文件不是用來直接讓用戶讀取的

關于核心轉儲文件的使用: 我們可以使用Linux下的gdb調試工具載入core文件, 此時gdb調試工具會自動給我們顯示出異常具體出現在哪一行, 該行為叫做Post- Debug(事后調試)

注意: 當然, 在Linux默認是將Core Dump關閉的, 也就是默認不會生成core文件, 因為core文件中可能會包含用戶密碼等敏感信息, 不安全, 或者某種場景下進程也許會一直生成core文件, 大量的文件會占用磁盤空間

如何打開核心轉儲: 在開發調試階段, 可以使用命令改變這個現實, 允許產生core文件, 使用命令改變Shell進程的 Limit且允許core文件最大為1024K(自定義)

()函數的第二個參數: 做為輸出型參數, 傳入&; 的倒數第八位用來標記Core Dump, 1 or 0, 即是否發生核心轉儲

總結/本質: 進程出現異常 or 收到信號, 可以選擇把進程的用戶空間數據(內存中的核心數據)全部保存到磁盤上

-a: 查看

-c 1024(自定義): 打開核心轉儲

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
  sleep(1);
  int a = 10;
  int b = 0;
  cout << a / b << endl;//除零錯誤
  return 0;
}

除零錯誤異常-->觸發核心轉儲

發送信號-->觸發核心轉儲

使用od命令查看core文件

使用gdb操作core文件

1.使用gdb調試進程

2.core-file [core文件名]

2.關鍵字(補充)

#include 
#include
#include
using namespace std;
int flag = 1;
void handler(int signum)
{
  cout << "old flag: " << flag;
  flag = 0;
  cout << "->new flag: " << flag << endl;
}
int main()
{
  signal(SIGINT, handler);
  // 驗證volatile關鍵字
  while (flag);
  
  cout << "進程退出flag: " << flag << endl;
  return 0;
}

g++編譯代碼時不加優化選項, 此時關鍵字使不使用沒有區別

給g++編譯命令添加-O3優化選項, 運行結果:

進程執行起來之后即使將flag從1改為0, 也沒有跳出while循環

當加了-O3優化選項, CPU在讀取flag全局變量時做出了優化, 對于flag而言, CPU不再每次循環都去內存訪問flag而是直接將flag存到寄存器內, 因為在CPU看來flag變量是永遠不會被修改的, 所以本質上-O3這個優化選項, 對于flag而言無法讓CPU在看到內存了

此時, 即將登場, 關鍵字的作用: 被修飾的變量無視編譯器的優化, 保持了變量的可見性(內存對于CPU而言)

接下來使用修飾flag, 再使用-O3優化, 查看執行結果:

flag從1->0, 直接跳出while循環, 進程結束!

#include 
#include
#include
using namespace std;
volatile int flag = 1;
void handler(int signum)
{
  cout << "old flag: " << flag;
  flag = 0;
  cout << "->new flag: " << flag << endl;
}
int main()
{
  signal(SIGINT, handler);
  // 驗證volatile關鍵字
  while (flag);
  cout << "進程退出flag: " << flag << endl;
  return 0;
}

3.kill()/raise()/abort() 1).kill()

kill屬于指令, 可以向指定進程發送信號

kill命令是調用kill函數實現的, kill函數的功能同理: 可以給指定進程發送指定信號

#

int kill(pid_t pid, int signo);

#include 
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
  cout << "2s后進程結束" << endl;
  sleep(2);
  kill(getpid(), SIGINT);
  return 0;
}

2).raise()

raise函數可以給當前進程發送指定信號

#

int raise(int signo);

#include 
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
  cout << "2s后進程結束" << endl;
  sleep(2);
  raise(SIGINT);
  return 0;
}

3).abort()

abort函數 -- 可以使當前進程接收到信號(6號)而異常終止

#

void abort();

#include 
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
  cout << "2s后進程結束" << endl;
  sleep(2);
  abort();
  return 0;
}

4.定時鬧鐘

alarm()函數 -- 鬧鐘函數 -- 本質: 向當前進程發送14號信號 --

#

int alarm( int );

參數:

秒之后, 給當前進程發送信號, 該信號的默認處理動作是終止當前進程(當然你也可以自定義捕捉)

返回值:

0 or 之前設定的鬧鐘剩余的秒數

假設定一個鬧鐘30min, 在第20min時再設定鬧鐘為15min, 此時返回10min即600s

注:

如果為0, 表示取消以前設定的鬧鐘, 函數的返回值仍是以前設定的鬧鐘時間剩余的秒數

代碼驗證:

驗證一: 自定義捕捉

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
void handler(int signum)
{
  cout << "嘀嘀嘀~嘀嘀嘀~" << endl;
}
int main()
{
  signal(SIGALRM, handler);
  alarm(2);
  cout << "已設置鬧鐘, 2s后" << endl;
  int count = 4;
  while(count--)
  {
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

驗證二: 驗證alarm返回值

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
void handler(int signum)
{
  cout << "嘀嘀嘀~嘀嘀嘀~" << endl;
  exit(1);
}
int main()
{
  signal(SIGALRM, handler);
  alarm(10);//先設置一個10s鬧鐘
  int count = 4;
  while(count--)
  {
    sleep(1);
  }
  unsigned int ret = alarm(2);//4s后設置一個2s鬧鐘
  //ret預期為6
  cout << "alarm返回值: " << ret << endl;
  while(true);
  return 0;
}

實驗: 使用定時鬧鐘達到輪詢效果

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
void handler(int signum)
{
  cout << "嘀嘀嘀~嘀嘀嘀~" << endl;
  alarm(2);
}
int main()
{
  signal(SIGALRM, handler);
  alarm(2);//設置2s鬧鐘
  while(true);
  return 0;
}

5.信號信號 1).

信號產生原理: 使用匿名管道讓父子進程進行通信, 讓某一進程做寫端, 某一進程做讀端, 當關閉讀端, 寫端會被OS發送信號(因為讀端關閉了, 寫端就沒有任何意義)

代碼驗證: 父寫子讀

代碼驗證: 父讀子寫

2).

信號產生原理: 當父進程創建了子進程, 子進程退出或暫停時, 就會給父進程發送信號

OS的對信號的默認處理行為是Ign(忽略)

這有什么意義呢? 如果子進程退出了, 而這時父進程還需要執行自己的邏輯代碼, 還沒有到達回wait/邏輯時, 此時就可以采用捕捉信號的方式, 來在執行父進程邏輯的過程中, 在合適的時機去處理信號(注意: 信號處理方法代碼與進程代碼在處理過程中是同一執行流), 也就是說父進程不需要主動關心子進程的回收問題了, 而是當信號遞達父進程就處理即可

可以使用()捕捉信號, 然后對子進程進行回收

也可以使用()捕捉信號, 然后執行(忽略), 這與OS默認的Ign有所區別

Ign與的區別

Linux規定, 父進程捕捉處理動作置為這樣子進程在終止退出時OS自動清理回收, 不會產生僵尸進程, 也不會通知父進程, 此方法對于Linux可用, 并不代表在其他UNIX系統上都可用

一般的Term為Ign的信號就是OS直接忽略掉了, 說白了就是什么都不做,系統默認的忽略動作Ign和用戶用()/()函數自定義的忽略通常情況下是相同的, 但這是一個特例!

代碼驗證:

方式一:

方式二: