（图像由AI生成）
0.前言
在 Linux 系统中，信号是用于进程间通信的重要机制，通过信号可以实现对进程的控制、状态传递以及异常处理。在上一篇博客中，我们简单介绍了进程信号的概念、常见类型以及信号的基本作用。本篇博客将继续深入，从信号的产生开始，探讨信号如何被触发并送达进程。这是理解信号处理的第一步，也是后续学习信号保存和信号处理机制的基础。通过本篇内容，你将了解信号的几种常见触发方式，包括用户手动产生、程序主动触发，以及系统自动生成等场景。
1. 通过终端按键产生信号
Linux 系统中，终端不仅是与操作系统交互的重要工具，也是信号产生的主要入口之一。在终端中按下特定的键盘组合，可以向当前前台进程发送信号，这些信号可以中断、暂停或终止程序运行。
1.1 Ctrl+C：发送 SIGINT 信号
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概念
按下Ctrl+C会向当前前台进程发送SIGINT信号（Signal Interrupt）。这是用户最常用的中断方式，用于优雅地终止正在运行的程序。 -
默认行为
程序收到SIGINT信号后，默认会立即终止执行，但不会生成核心转储文件。 -
实际场景
例如，当你运行一个死循环脚本时，可以通过Ctrl+C终止它：while true; do echo "Running..."; sleep 1; done按下
Ctrl+C后，循环将中止。
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自定义处理
程序也可以捕获SIGINT信号并定义自定义逻辑。例如，以下代码展示了如何拦截并处理SIGINT信号：#include <stdio.h> #include <signal.h> void handle_sigint(int sig) { printf("Caught SIGINT signal: %d\n", sig); } int main() { signal(SIGINT, handle_sigint); while (1) { printf("Running... Press Ctrl+C to interrupt\n"); sleep(1); } return 0; }
1.2 Ctrl+\：发送 SIGQUIT 信号
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概念
按下Ctrl+\会触发SIGQUIT信号（Signal Quit）。与SIGINT类似，SIGQUIT的默认行为也是终止进程，但它会额外生成一个核心转储文件（core dump）。 -
默认行为
程序收到SIGQUIT信号后，系统会记录程序运行时的内存状态，生成 core dump 文件，供开发者调试使用。 -
实际场景
在程序运行时按下Ctrl+\，程序不仅会终止，还会留下 core dump 文件。如果 core dump 未启用，可以通过以下命令启用：ulimit -c unlimited # 设置核心文件大小为无限
1.3 Ctrl+Z：发送 SIGTSTP 信号
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概念
按下Ctrl+Z会向前台进程发送SIGTSTP信号（Signal Terminal Stop）。该信号用于将进程挂起（暂停运行），并将控制权还给终端。 -
默认行为
收到SIGTSTP信号后，进程会进入“暂停”状态，直到用户手动恢复它。恢复命令包括：fg：恢复进程到前台继续执行。bg：将进程移至后台继续执行。
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实际场景
当运行一个耗时较长的任务时，可以按Ctrl+Z暂时挂起它，进行其他操作。例如：sleep 100按下
Ctrl+Z后，任务将暂停。输入fg恢复它，或者使用bg将其移至后台。
2.调用系统命令向进程发信号
在 Linux 系统中，除了通过终端按键，用户还可以使用系统命令向进程发送信号。其中最常用的命令是 kill，它允许用户直接向目标进程发送指定信号，以控制或终止进程。kill 命令的基本语法如下：
kill [选项] <进程ID>常用选项
-SIGNAL：指定发送的信号名称或编号。例如，-SIGKILL或-9表示发送SIGKILL信号。-l：列出所有信号名称及其编号。-s SIGNAL：显式指定信号名称。-pid：目标进程 ID，可以是一个或多个。
举例说明
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发送默认信号（SIGTERM）
kill 1234（某个进程的PID）默认发送
SIGTERM信号，通常用于优雅地终止进程。 -
发送特定信号
强制终止进程可以使用SIGKILL（信号编号9）：kill -9 1234 -
列出所有信号
查看系统支持的信号列表：kill -l
3.使用函数产生信号
3.1 kill 函数
kill 是用于向任意进程发送信号的系统调用，其语法如下：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
-
参数说明：
pid：目标进程的 PID。> 0：向指定的单个进程发送信号。= 0：向调用进程所在的进程组发送信号。< -1：向特定进程组发送信号。
sig：要发送的信号类型（如SIGINT或SIGKILL）。
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示例： 向当前进程发送
SIGTERM信号：#include <signal.h> #include <unistd.h> int main() { kill(getpid(), SIGTERM); return 0; }
3.2 raise 函数
raise 是一个标准库函数，用于向自身发送信号，其本质是对 kill 函数的封装。语法如下：
#include <signal.h>
int raise(int sig);
-
参数说明：
sig：要发送的信号。
-
特点：
- 只能向当前进程发送信号。
- 使用方便，不需要获取 PID。
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示例： 触发
SIGINT信号：#include <signal.h> #include <stdio.h> void signal_handler(int sig) { printf("Caught signal: %d\n", sig); } int main() { signal(SIGINT, signal_handler); // 注册信号处理函数 raise(SIGINT); // 发送信号 return 0; }
3.3 abort 函数
abort 是一个标准库函数，用于向自身发送 SIGABRT 信号，强制使程序异常终止，并生成核心转储文件（core dump）。语法如下：
#include <stdlib.h>
void abort(void);
-
特点：
- 触发
SIGABRT信号。 - 通常用于在程序遇到严重错误时调用。
- 如果未捕获
SIGABRT，程序将直接退出。
- 触发
-
示例： 强制终止程序并生成 core dump：
#include <stdlib.h> int main() { abort(); return 0; }
4.由软件条件产生信号
除了用户手动触发信号和程序显式调用信号函数外，信号也可以在程序运行时，由特定的软件条件自动触发。例如，管道写入异常会触发 SIGPIPE 信号，定时器到期会触发 SIGALRM 信号。
4.1 SIGPIPE 信号
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触发条件
当一个进程尝试向已经关闭的管道（pipe）或套接字（socket）写入数据时，系统会自动发送SIGPIPE信号。默认行为是终止进程。 -
常见场景
例如，父进程向关闭的管道写入数据：#include <unistd.h> #include <signal.h> #include <stdio.h> int main() { int fds[2]; pipe(fds); // 创建管道 close(fds[0]); // 关闭读端 if (write(fds[1], "data", 4) == -1) { // 写入数据 perror("write error"); } return 0; }输出类似：
write error: Broken pipe -
解决方式
捕获SIGPIPE信号并进行自定义处理，或者忽略该信号：signal(SIGPIPE, SIG_IGN); // 忽略SIGPIPE
4.2 SIGALRM 信号
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触发条件
SIGALRM信号由alarm函数触发，用于在指定的时间间隔后通知进程执行某些任务。 -
alarm函数alarm函数设置一个秒级定时器，到期时发送SIGALRM信号：#include <unistd.h> unsigned int alarm(unsigned int seconds); -
示例
设置一个 3 秒定时器，触发后执行信号处理函数：#include <signal.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> void handle_alarm(int sig) { printf("Alarm triggered!\n"); } int main() { signal(SIGALRM, handle_alarm); // 注册处理函数 alarm(3); // 设置定时器 pause(); // 等待信号 return 0; }输出类似：
Alarm triggered! -
取消定时器
再次调用alarm函数，传入0即可取消定时器：alarm(0);
5.硬件异常产生信号
在程序运行过程中，某些硬件异常（例如非法操作或内存访问）会触发系统向进程发送特定信号。这些信号通常表示程序存在错误，默认行为是终止程序运行，并可能生成 核心转储文件（core dump）。
5.1 常见硬件异常信号
5.1.1 除 0 操作：SIGFPE 信号
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触发条件
当程序执行非法的算术运算（如整数除以 0）时，会触发SIGFPE信号（Floating Point Exception）。默认行为是终止进程。 -
示例代码
以下代码试图执行除以 0 的操作：#include <stdio.h> int main() { int a = 1; int b = 0; printf("%d\n", a / b); // 除以 0 return 0; }结果：程序崩溃，触发
SIGFPE。 -
捕获信号
使用信号处理函数捕获SIGFPE：#include <signal.h> #include <stdio.h> void handle_sigfpe(int sig) { printf("Caught SIGFPE: Illegal operation\n"); } int main() { signal(SIGFPE, handle_sigfpe); int a = 1, b = 0; printf("%d\n", a / b); return 0; }
5.1.2 访问野指针：SIGSEGV 信号
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触发条件
当程序尝试访问非法内存地址（如空指针或已释放的内存）时，会触发SIGSEGV信号（Segmentation Fault）。默认行为是终止进程。 -
示例代码
以下代码访问了一个空指针：#include <stdio.h> int main() { int *ptr = NULL; *ptr = 42; // 访问空指针 return 0; }结果：程序崩溃，触发
SIGSEGV。 -
捕获信号
可以捕获SIGSEGV信号来处理异常：#include <signal.h> #include <stdio.h> void handle_sigsegv(int sig) { printf("Caught SIGSEGV: Invalid memory access\n"); } int main() { signal(SIGSEGV, handle_sigsegv); int *ptr = NULL; *ptr = 42; return 0; }
5.2 核心转储（Core Dump）
核心转储是一种调试工具，用于记录程序崩溃时的内存状态，帮助开发者排查问题。
生成核心转储
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启用核心转储
默认情况下，核心转储可能被限制或禁用。可以使用以下命令启用：ulimit -c unlimited -
运行出错程序
当程序崩溃时，系统会生成核心转储文件，通常命名为core或core.<pid>。 -
调试核心转储
使用调试工具gdb分析核心转储文件：gdb ./program core在调试器中，可以查看崩溃时的调用堆栈和内存状态。
示例调试
假设程序崩溃生成了核心转储文件，可以通过以下命令进入调试器：
gdb ./a.out core进入调试器后，运行 bt（backtrace）命令查看调用堆栈：
bt (进入gdb调试后)6.小结
本篇博客全面介绍了 Linux 系统中信号的产生方式，从终端按键、系统命令，到函数调用和软件条件触发，再到硬件异常的信号处理。信号作为进程间通信和异常管理的关键机制，贯穿了用户操作、程序设计和系统运行的各个层面。理解信号的来源和触发方式，是深入学习 Linux 信号处理与调试技巧的重要基础，为编写健壮的程序提供了强有力的支持。
