Linux 信号处理
信号被传递给进程，用于软件中断。操作系统使用信号将异常情况报告给运行中的程序。某些信号用于报告错误，例如：引用了无效的内存地址。而另一些信号则用于报告异步事件，例如：网线断开了。
GNU C 库定义了各种信号类型，每种信号类型都用于特定的事件。
某些事件会使程序无法照常运行，因为，相应的信号会中止程序。而报告无害事件的信号，在默认情况下，是被忽略的。
如果某个事件一定会引发特定类型的信号，那么，我们可以定义一个 handler 函数，并告知操作系统，在特定类型的信号到达时，运行该 handler 函数。
一个进程可以发送信号给另一个进程。这就代表：允许父进程终止子进程、允许两个相关进程进行通信和同步。
信号的基本概念
信号的种类
产生一个信号代表了一件异常事件的发送。以下这些事件都是会引发（产生、发送）信号。
- 程序错误。例如：除零、内存地址越界。
- 用户请求中断、终止程序。大部分环境都允许让用户通过键入 C-z 来暂停程序，或键入 C-c 终止程序。
- 子进程终止。
- 计时器、警报器到期。
- 来自当前进程 kill、raise 调用。
- 来自其他进程 kill 调用。
- 尝试执行一个无法完成的 I/O 操作。例如：从一个没有数据写入的 pipe 中读取数据并写入到终端。
以上事件（除去明确要调用 kill、raise 的事件）都会产生其特定的信号。
信号的产生
通常，产生信号的事件可以分为三大类：错误、外部事件、显式请求。
错误：代表程序完成了某些无效的事情，无法继续执行。
不过，也并非所有类型的错误都会产生信号（实际上，大部分错误都不会产生信号）。
- 例如：打开一个不存在的文件，这个错误仅仅只是 open 函数返回 -1 值，而不会产生任何信号。
- 通常，发生库函数相关的错误时，都会返回一个值（代表发生了某一类错误事件）。
会产生信号的错误，在程序中的任何地方都可能存在。
- 例如：除零、无效的内存地址。
外部事件：通常与 I/O 或其他进程有关。
- 例如：输入到达、计时器到期以及子进程终止。
- 显式请求：使用了 kill 之类的库函数，其目的就是为了产生信号。
信号可以同步、也可以异步生成。
同步信号：与程序中的特定动作有关，并且在该动作执行期间被传递（除非信号阻塞了）。
- 大多数错误都是同步生成信号。
- 进程对自身显式请求所生成的信号也是同步信号。
- 在某些机器上，某些类型的硬件错误（通常是浮点异常）并不完全同步，一些说明可能会有所延迟。
异步信号：由接收该信号的进程，在其控制范围之外的事件生成的。
- 在进程运行期间，这些信号的到达时间是随机的。
- 外部事件异步生成信号，相当于是对其他进程进行显式请求产生信号。
任何类型的信号，既可能同步、也可能异步生成。例如：错误产生的信号通常是同步生成。但是，任何类型的信号都可以通过显式请求同步、异步生成。
信号的传递
信号在生成时，默认为 pending 状态，然后传递给目标进程。
如果信号被阻塞了，那么该信号会一直保持为 pending 状态直到阻塞被解除。
在信号传递成功以后，目标进程将对该信号采取指定的动作。
- 对于某些信号，例如：SIGKILL、SIGSTOP，采取的是固定动作。
对于大多数信号，程序可选的动作有：忽略信号、执行指定 handler 函数、执行该类信号的默认动作。
- 忽略信号：丢弃已生成的（包括阻塞中的）同一类信号。
- 执行该类信号的默认动作：未选择要采取的动作时，执行该类信号的默认动作。（对于大多数信号，默认动作是结束进程，对于表示“无害”事件的某些信号，则默认动作不执行任何操作）。
- 程序通过 singal、sigaction 函数选择需要采取的动作。
- 当程序正在为信号执行动作时，后续的同类信号将被阻塞。
当一个进程被信号终止时，其父进程可以通过检查 wait、waitpid 函数返回的退出状态码，确定程序的退出是由哪一类信号造成的。如果 shell 程序被信号终止，那么 shell 通常会输出一些错误信息。
通常，程序错误的信号都有一种特殊的属性：当此类信号在终止进程时，还会向 core dump 文件写入该进程在终止时的状态。而后，可以使用调试器检查 core dump 文件，以便排查错误的原因。
通过显式请求产生的程序错误信号，不仅能导致进程终止，同时生成 core dump 文件内容。
标准信号
本节列出了各种标准信号的名称，并描述了这些信号意味着什么事件。
每个信号名称都是一个宏，代表一个正整数，即该信号的信号编号。
在程序中，请勿直接使用信号编号进行编程判断，而应该始终是引用信号名称。这是因为，信号编号可能因系统而异，但是信号名称的含义是统一标准化的。
信号名称在头文件 signal.h 中定义。
Macro: int NSIG
- 信号总数。
- 由于信号编号是连续分配的，因此 NSIG = 最大信号编号 + 1。
程序错误信号
当操作系统或计算机本身检测到严重的程序错误时，将产生此类信号。
此类信号的默认动作是终止进程。
大部分程序会为此类信号选择执行 handler 函数，其目的是为了让程序在终止前进行整理。不过，需要注意的是，在 handler 函数体内，需要先将此类信号设置为执行默认动作（即终止），然后再编写具体逻辑，最后在 handler 函数尾部主动引发该类信号。这样就确保，程序执行了 handler 函数，然后终止。
由于此类信号的默认动作是终止进程。如果主动阻塞、忽略此类信号，或者把它们当成正常信号去处理，那么当此类信号发生时，程序可能会严重崩溃。除非，这些信号是通 raise、kill 生成的，而不是由程序错误引发的。
此类信号在终止进程时，同时会向核心转储文件写入进程被终止前的状态。核心转储文件名默认为 core，并且被保存在该进程运行时的任何目录中。（在 GNU/Hurd 系统上，可以使用环境变量 COREFILE 为核心转储文件重命名。）可以通过调试器检查 core 文件，以确认程序错误的具体原因。
Macro: int SIGFPE
- 全写：floating-point exception。
- 虽然，信号名称的含义是浮点异常，但是，该信号实际上代表了所有的算术错误，包括：除零和溢出。
- 如果程序将整数用于浮点运算，通常会导致 invalid operation 异常，因为处理器无法将数据识别为浮点数。(实际上，浮点异常是一个非常复杂的主题，因为有许多类型的异常含义各有不同，SIGFPE 信号无法区分这些类型。)
Macro: int SIGILL
- 全写：illegal instruction。
- 表示程序正在尝试执行垃圾回收、特权指令。
- 由于 C 编译器只会生成有效指令，因此产生 SIGILL 也就说明可执行文件已损坏、尝试执行数据。
- 当堆栈溢出、系统无法运行信号 handler 函数时，也会产生 SIGILL。
Macro: int SIGSEGV
- 全写：segmentation violation。
- 当程序尝试读写未分配的内存、写入只读内存时，将产生此信号。
Macro: int SIGBUS
- 全写：bus error。
- 当取消引用无效的指针时，将引发此信号。
Macro: int SIGABRT
- 全写：abort。
- 表示程序本身检测到错误，并通过调用 abort 函数报告错误。
Macro: int SIGIOT
- 由 PDP-11 iot 指令生成。在大多数计算机上，这只是 SIGABRT 的别名。
Macro: int SIGTRAP
- 全写：trap。
- 由计算机的断点指令以及其他可能的 trap 指令生成。
- 该信号由调试器使用。
- 如果程序以某种方式执行了错误的指令，则可能只会看到 SIGTRAP。
Macro: int SIGEMT
- 全写：emulator trap。
- 由于某些未实现的指令（可能会在软件中进行仿真）或操作系统未能正确地对其进行仿真而导致的。
Macro: int SIGSYS
- 全写：system call。
- 系统调用错误。
终止信号 - Termination Signals
此类信号用于告诉进程以某种方式终止。
通常，处理此类信号，是为了让程序在真正终止之前前进行适当的整理。例如：处理完正在处理的数据、删除临时生成的文件等。
此类信号的默认动作都是终止进程。
Macro: int SIGTERM
- 终止程序的通用信号。
- 此信号可以被阻塞、被处理、被忽略，常用于：平滑退出进程。
- 在默认情况下，shell kill 命令产生 SIGTERM 信号。
Macro: int SIGINT
- 全写：program interrupt。
- 当用户键入 INTR 特殊字符（通常为 C-c，即 ctrl+c）时，将发送 SIGINT 信号。
Macro: int SIGQUIT
- SIGQUIT 与 SIGINT 相似，不同之处在于 SIGQUIT 是由 QUIT 特殊字符（通常为 C-）控制的，并在进程终止时产生 core dump（就像程序错误信号一样）。
- 在用户发现了程序错误是，可以通过发送 SIGQUIT 信号主动让程序终止。
Macro: int SIGKILL
- 立即终止程序。
- 此信号不能被处理、忽略、阻塞，是一个致命的信号。
- 只能显式请求生成。由于无法被处理，因此，在确定必须发送 SIGKILL 信号之前，最好先尝试其他终止信号（例如：C-c、SIGTERM）。
- 如果某个进程不响应其他终止信号，则向其发送 SIGKILL 信号强制使其终止。
Macro: int SIGHUP
- 全写 hang-up。
- 用于报告用户终端已断开连接，这可能是因为网络连接断开了。
- 此信号可以有效断开会话中的所有进程以及控制终端的连接。
警报信号 - Alarm Signals
警报信号用于表明计时器时间到期。
警报信号的默认行为是终止程序。不过，这个默认行为很少会使用到。通常都需要定义 handler 函数。
Macro: int SIGALRM
- 表示计时器已到期，该计时器测量实际或时钟时间。
Macro: int SIGALRM
- 全写：virtual time alarm。
- 表示计时器已到期，该计时器测量当前进程使用的 CPU 时间。
Macro: int SIGPROF
- 全写：profiling。
- 表示计时器已到期，该计时器既测量当前进程使用的 CPU 时间，也可以测量系统代表该进程使用的 CPU 时间。
- 这样的计时器主要用于代码分析，因此信号名称的全写是 profiling。
异步 I/O 信号 - Asynchronous I/O Signals
异步 I/O 信号必须与异步 I/O 设备一起使用。
必须显示调用 fcntl 函数，使特定的文件描述符能够生成异步 I/O 信号。
异步 I/O 信号的默认动作是忽略。
Macro: int SIGIO
- 当文件描述符准备执行输入、输出时，发送此信号。
- 在大多数操作系统上，终端和套接字是唯一可以生成 SIGIO 的文件。其他类型的文件（包括普通文件），即便是主动要求，它们也不会生成 SIGIO。
- 在 GNU 系统上，如果能够成功使用 fcntl 设置异步模式，则 SIGIO 将会始终正确生成。
Macro: int SIGURG
- 全写 urgent。
- 当紧急或外部数据到达套接字时，发送此信号。
Macro: int SIGPOLL
- 这是 System V 信号名称，与 SIGIO 差不多。为兼容而定义。
作业控制信号 - Job Control Signals
除非真正了解作业控制的工作原理，否则一般情况下，是不用理会作业控制信号。
Macro: int SIGCHLD
- 每当子进程之一终止、暂停时，都会将此信号发送到父进程。
- 此信号的默认动作是忽略信号。
Macro: int SIGCLD
- SIGCHLD 弃用的名称。
Macro: int SIGCONT
- 将 SIGCONT 信号发送给进程使其继续运行。
- 此信号比较特殊 - 如果进程是暂停的状态，那么此信号会先让进程恢复继续运行，然后再传递。
- 默认行为是什么也不做。
- 无法阻塞此信号。
- 即使给 SIGCONT 设置 handler 函数，其仍然会使进程恢复继续运行。
Macro: int SIGSTOP
- 暂停进程。
- 无法被处理、忽略、阻塞。
Macro: int SIGTSTP
- 交互式暂停进程。
- 此信号可以被处理、忽略。
- 当用户键入 SUSP 特殊字符（通常为 C-z）时，将生成此信号。
Macro: int SIGTTIN
- 进程在作为后台作业运行时无法从用户终端读取。当后台作业中的任何进程尝试从终端读取时，作业中的所有进程都会发送 SIGTTIN 信号。
- 此信号的默认操作是中止进程。
Macro: int SIGTTOU
- 类似 SIGTTIN，但是在后台作业中的进程尝试写入终端、设置终端模式时生成。
- 默认操作是暂停进程。
- 仅当设置了 TOSTOP 输出模式时，才会生成 SIGTTOU，以尝试写入终端；否则，将不进行任何操作。
操作错误信号 - Operation Error Signals
用于报告程序执行的操作所产生的各种错误。
这类信号不一定表示程序中有编程错误，而是表示阻止操作系统调用完成的错误。
此类信号的默认动作：终止进程。
Macro: int SIGPIPE
- pipe 破损。
- 如果使用 pipe、FIFO，则必须设计应用程序，以便一个进程打开 pipe 进行读取，然后另一个进程开始写入 pipe。如果读取过程从未开始、意外终止，则写入 pipe、FIFO 会引发 SIGPIPE 信号。如果 SIGPIPE 被阻塞、处理、忽略，则有问题的调用将失败，而是使用 EPIPE。
Macro: int SIGLOST
- 资源丢失。
- 如果在 NFS 文件上存在 advisory lock 时，会生成此信号，并且 NFS 服务器将重启并忽略 advisory lock。
- 在 GNU/Hurd 系统上，当任何服务器程序意外终止时，都会生成 SIGLOST。通常可以忽略此信号。
Macro: int SIGXCPU
- 超过了 CPU 时间限制。当进程超过其对 CPU 时间的软资源限制时，将生成此信号。
Macro: int SIGXFSZ
- 超出文件大小限制。当进程尝试扩展文件时，会产生此信号，因此该信号超出了进程对文件大小的软资源限制。
其他信号 - Miscellaneous Signals
此类信号用于实现自定义的功能。
除非为此类信号指定了 handler 函数，否则，它们不会对程序产生任何影响。
Macro: int SIGUSR1
Macro: int SIGUSR2
- 保留信号，供用户实现自定义的功能。
Macro: int SIGWINCH
- Window size change
- 窗口大小发生改变了。
- 默认动作：忽略。
Macro: int SIGINFO
- 信息请求。在 4.4 BSD、GNU、Hurd 系统上，当用户以规范模式键入 STATUS 特殊字符时，此信号将发送到控制终端的前台进程组中的所有进程。