前言：
上篇文章我們大致講解了信號的有關概念，為大家引入了信號的知識點。但光知道那些是遠遠不夠的。
本篇文章，我將會為大家自己的講解一下信號的產生的五種方式，希望對大家有所幫助。
一、鍵盤（硬件）產生信號
回顧
我們上文曾經說過，當我們在前臺運行的一個進程時，尤其是while控制的死循環程序，我們可以通過按下ctrl + c按鍵來終止進程。
這是因為我們通過系統按鍵給進程發送了二號信號SIGINT，并殺死了該進程：
其中從34-64的信號我們這里不予關注，也用不上。我們只談論前面31中信號。?
我們當時通過signal系統調用接口，來自定義了對二號信號的處理方式handler。
其實忘記說的是，void handler(int signumber)中的參數signumber，其實就是該信號的編號。
而信號每一個信號如SIGINT，他其實都是一個宏定義：
?我們可以通過man 7 signal，來查看更多信號的內容：
2號信號的默認處理方式是Term，也就是終止進程，另外，Core也是默認終止進程。
如果我們把一個進程的所有信號的默認處理方式都變成handler，會發什么什么情況呢？
：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>void handler(int signumber)
{std::cout<<"捕獲到信號"<<signumber<<"，開始執行自定義處理方法"<<std::endl;
}int main()
{for(int i=1;i<=31;++i){signal(i,handler);}while(true){std::cout<<"I am "<<getpid()<<" , I am waiting signal!"<<std::endl;sleep(3);}return 0;
}難不成，所有信號都干不掉這個進程了嗎？?
這個問題，信號設計者自然也會想到，所以在信號中，就有幾位信號的默認處理方式是無法改變的，九號信號就是這樣。
信號位圖
我們在按下鍵盤時，鍵盤會把信息交給操作系統，操作系統才向進程發送信號。
操作系統憑什么能收到鍵盤的信息啊？
：因為我們之前說過，操作系統是所有硬件的管理者，這一點我們在操作系統的那一章節說過。
同學們，我們說處理信號是在合適的時候而不是立即處理，那么，我們就必須把收到的信號保存起來。否則你不能及時處理，要等待，就會丟失信號。
那么進程是如何保管自己收到的信號的呢？
答案是：PCB
我們之前說每一個信號都有一個編號，并且編號剛好對應1-31，同學們，這你想到了什么？
：是不是位圖啊！！
所以，在每一個進程的PCB中，存在一個位圖，對應的比特位的0/1，就代表的是否收到對應的信號：
所以我們可以知道，發送信號，其實本質上不是發送，而是寫入！！
寫入信號！！：OS修改對應的進程的PCB中的信號位圖：0->1。
同樣的，我們說每一個信號都有一個對應的默認處理方法。這個方法又是怎么保存的呢？
參考一下我們的struct file中的操作表，在我們的task_struct中，也存在一個函數指針數組，分別存儲對應下標的信號的默認處理方法：
?
?硬件中斷初體驗
那么，操作系統是怎么知道鍵盤上有數據的呢？
難不成要操作系統一直在詢問這些硬件嗎？要知道，操作系統可是很忙的，基本什么事情，都有它的參與。
自然不會由操作系統主動去詢問，這就跟你平時在公司上班，上頭直接把任務分配給你，你完成了要給別人說一樣。操作系統就是這個老板，硬件就是員工。
當按下鼠標，鼠標就會產生硬件中斷，在馮諾依曼體系的幫助下，告訴操作系統我已經準備好了。
?
至此，操作系統就不用主動去知道鍵盤是否有數據，他只需要等別人告訴他。
這樣，就實現了硬件與操作系統的并行執行。
操作系統通過中斷管理所有硬件。那他內部管理進程，想模擬硬件的行為，于是就有了信號
二、指令
我們之前講過，當我們想要對一個進程發送信號，我們只需要知道這個進程的pid，于是我們可以通過kill的系統指令，來給這個進程發送指定編號的信號：
所以我們這里就不再過多復述了。
三、系統調用
那么kill指令是怎么實現的呢？
它是根據kill系統調用來實現的：
?
第一個參數就是對應進程pid，第二個參數就是發送信號的編號或者宏。
至此，我們可以模擬實現一個我們的mykill程序：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>int main(int argc,char* argv[])
{if(argc!=3){std::cerr<<"Usage:" << argv[0] << " -signumber pid" << std::endl;return 1;}int n=::kill(atoi(argv[2]),atoi(argv[1]));return n;
}
第二個系統調用就是raise：raise 函數可以給當前進程發送指定的信號(就是自己給自己發信號)。
還有一個系統調用時abort：abort 函數使當前進程接收到信號而異常終?。?
不難發現，后面兩個調用的作用都是進行了特化，可以猜測他們的底層都調用了kill。
四、軟件條件
我們當時在講匿名管道的時候，提到過：
管道讀端關閉，如果此時寫端還想寫入
操作系統就會直接終止該寫端進程：這其實就是發送的13號信號
這歌案例就是軟件條件不具備，你不具備寫入的條件，于是要發送信號。
除了13信號外，還有一個14信號SIGALRM，這就涉及到了一個系統調用：alarm鬧鐘
?alarm()?是 Unix/Linux 系統提供的?定時器函數，用于在指定時間后向當前進程發送?SIGALRM?信號（默認行為是終止進程）。它屬于?<unistd.h>?頭文件，常用于實現超時控制或周期性任務。這個鬧鐘是一次性的，你設置一次alarm函數，就會設置一個鬧鐘?
我們運行程序：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>int main()
{int count = 0;alarm(1);while (true){std::cout << "count : "<< count << std::endl;count++;}return 0;
}
就知道了一秒內的循環次數
?我們一般會搭配上signal，使用自己的處理方法，這樣就能實現一下特殊的代碼：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>int count = 0;
void handler(int signumber)
{std::cout << "count : " << count << std::endl;exit(0);
}
int main()
{signal(SIGALRM, handler);alarm(1);while (true){count++;}return 0;
}
誒，為什么后面這個代碼while循環了這么多次呢？不都是一秒鐘的鬧鐘嗎?？
這是因為：cout是阻塞式I/O操作，涉及用戶態到內核態的切換，以及終端設備的輸出
這些操作非常耗時，一秒鐘的大部分時間花在 I/O 上，而非?count++。
而后面的操作就只涉及了count++，最后才會打印輸出。
如果我們想設置重復鬧鐘呢？
就需要循環調用了：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <vector>
#include <functional>using func_t = std::function<void()>;int gcount = 0;
std::vector<func_t> gfuncs;// 把信號 更換 成為 硬件中斷
void hanlder(int signo)
{for (auto &f : gfuncs){f();}std::cout << "gcount : " << gcount << std::endl;alarm(1);
}int main()
{gfuncs.push_back([](){ std::cout << "我是一個內核刷新操作" << std::endl; });gfuncs.push_back([](){ std::cout << "我是一個檢測進程時間片的操作，如果時間片到了，我會切換進程" << std::endl; });gfuncs.push_back([](){ std::cout << "我是一個內存管理操作，定期清理操作系統內部的內存碎片" << std::endl; });alarm(1); // 一次性的鬧鐘，超時alarm會自動被取消signal(SIGALRM, hanlder);while (true){pause();std::cout << "我醒來了..." << std::endl;gcount++;}
}?
如果時間才間隔快點，把信號更換為硬件中斷，就是我們操作系統的運行原理
?五、異常
我們都知道，當我們的代碼出現除0或者使用野指針時，進程就會直接終止掉。
關于野指針我們在虛擬地址空間的時候曾經提到過：這是因為在頁表上找該虛擬地址的映射關系時，找不到，或者權限不夠，所以會被信號終止。
那么除零呢？
當我們出現除0異常時，會發送8信號（野指針是11）給我們的進程：
我們寫以下代碼：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <vector>
#include <functional>void handler(int num)
{std::cout<<"捕獲到信號"<<num<<std::endl;
}int main()
{signal(11,handler);signal(8,handler);int a=10;a/=0;int*p=nullptr;*p=10;while(true){std::cout<<"hello world"<<std::endl;};return 0;
}運行結果會無限打印：捕獲到信號8.
這是為什么呢？
在我們的CPU上：
我們的操作系統需要知道CPU內部是否出錯，（CPU也是一個硬件），就存在一個狀態寄存器，負責判斷此次的運算結果是否范圍溢出等問題。（標記位為0表示正常，為1表示溢出）
當我們不終止進程，使用自己的處理方法，由于進程會輪循調度的原因，保存上下文信息，不終止進程就會一直調度該進程，發現溢出->發送信號，不斷重復該過程
?
?野指針越界訪問也是類似的形式，當我們虛擬地址轉化為物理地址成功時，會把地址存儲在CR3中，如果失敗，就會存儲在CR2中，這樣我們就知道出錯了。
六、Core與Term
Core與Term都是終止進程，但是Core還做了一些特殊的處理。
如果是core的終止進程，在終止后會幫我們形成一個debug文件，通常是core或core.pid文件。
我們可以通過一些命令來看到出錯的信息來調試。（或者gdb）
這里我就不在贅述，感興趣的可以了解一下。
總結：
今天我們詳細講解的信號產生的五種方式，希望對大家有所幫助！！
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