Linux信号处理全解析
在 Linux 系统编程中，信号（Signal） 是一种异步通知机制，用于告知进程发生了某种事件。理解常见的信号及其默认行为对于编写健壮的应用程序至关重要。
目录
一、信号的分类与作用
1. SIGHUP（信号编号：1）
2. SIGINT（信号编号：2）
3. SIGQUIT（信号编号：3）
4. SIGILL（信号编号：4）
5. SIGABRT（信号编号：6）
6. SIGFPE（信号编号：8）
7. SIGKILL（信号编号：9）
8. SIGUSR1 和 SIGUSR2（信号编号：10 和 12）
9. SIGSEGV（信号编号：11）
10. SIGPIPE（信号编号：13）
11. SIGALRM（信号编号：14）
12. SIGTERM（信号编号：15）
13. SIGCHLD（信号编号：17）
14. SIGCONT（信号编号：18）
15. SIGSTOP（信号编号：19）
16. SIGTSTP（信号编号：20）
二、信号的处理方式
示例代码：自定义信号处理函数
使用 sigaction() 更精确地设置信号处理函数
三、信号的阻塞与未决
示例代码：演示信号阻塞
四、总结知识点图解（知识树状图）
五、课后练习建议
一、信号的分类与作用
Linux 定义了多种信号，每个信号都有一个编号和默认的行为。下面列出了一些常用的信号及其用途：
1. SIGHUP（信号编号：1）
- 默认行为：终止
- 用途：当控制终端关闭或网络连接断开时发送给进程。通常用于通知守护进程重新加载配置文件。
2. SIGINT（信号编号：2）
- 默认行为：终止
- 用途：由用户通过键盘输入中断字符（通常是 Ctrl+C）产生，要求进程停止执行。
3. SIGQUIT（信号编号：3）
- 默认行为：核心转储后终止
- 用途：类似于
SIGINT，但要求进程生成核心转储文件以便调试。
4. SIGILL（信号编号：4）
- 默认行为：核心转储后终止
- 用途：非法指令错误，例如尝试执行无效的操作码。
5. SIGABRT（信号编号：6）
- 默认行为：核心转储后终止
- 用途：由调用
abort()函数触发，用于异常终止程序并生成核心转储文件。
6. SIGFPE（信号编号：8）
- 默认行为：核心转储后终止
- 用途：浮点运算错误，如除以零或溢出。
7. SIGKILL（信号编号：9）
- 默认行为：强制终止
- 用途：无法被捕获或忽略，用于立即终止进程，通常作为最后手段。
8. SIGUSR1 和 SIGUSR2（信号编号：10 和 12）
- 默认行为：终止
- 用途：用户定义的信号，可用于应用程序内部通信或特殊处理逻辑。
9. SIGSEGV（信号编号：11）
- 默认行为：核心转储后终止
- 用途：无效内存引用（段错误），常用于调试内存访问问题。
10. SIGPIPE（信号编号：13）
- 默认行为：终止
- 用途：写入管道或 socket 连接已关闭时触发。
11. SIGALRM（信号编号：14）
- 默认行为：终止
- 用途：由
alarm()函数设置的定时器超时时触发，常用于实现定时任务。
12. SIGTERM（信号编号：15）
- 默认行为：终止
- 用途：请求进程正常终止，可以被捕获和处理，比
SIGKILL更友好。
13. SIGCHLD（信号编号：17）
- 默认行为：忽略
- 用途：子进程状态改变时发送给父进程，用于回收僵尸进程。
14. SIGCONT（信号编号：18）
- 默认行为：继续执行
- 用途：如果进程被暂停，则恢复其执行。
15. SIGSTOP（信号编号：19）
- 默认行为：暂停
- 用途：不可捕获或忽略，用于暂停进程执行。
16. SIGTSTP（信号编号：20）
- 默认行为：暂停
- 用途：类似
SIGSTOP，但可被捕获或忽略，通常由终端输入 Ctrl+Z 触发。
二、信号的处理方式
对于每一个信号，可以采取以下三种处理方式之一：
- 默认动作：根据信号类型采取相应操作（如终止进程、忽略信号等）。
- 忽略信号：使用
signal()或sigaction()注册忽略处理函数。 - 自定义处理函数：为信号指定一个处理函数，当信号到达时会调用该函数。
示例代码：自定义信号处理函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handle_signal(int sig) {printf("Caught signal %d\n", sig);
}int main() {// 设置 SIGINT 的处理函数if (signal(SIGINT, handle_signal) == SIG_ERR) {perror("signal");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Press Ctrl+C to test...\n");while (1) {pause(); // 挂起等待信号}return 0;
}使用 sigaction() 更精确地设置信号处理函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handle_signal(int sig) {printf("Caught signal %d\n", sig);
}int main() {struct sigaction sa;sa.sa_handler = handle_signal;sigemptyset(&sa.sa_mask);sa.sa_flags = 0;if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {perror("sigaction");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Press Ctrl+C to test...\n");while (1) {pause();}return 0;
}三、信号的阻塞与未决
有时候我们需要暂时阻止某些信号的传递，即使信号已经发送也不会立即处理，直到解除阻塞为止。此时这些信号处于“未决”状态。
示例代码：演示信号阻塞
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>void handle_signal(int sig) {printf("Caught signal %d\n", sig);
}int main() {sigset_t newmask, oldmask;// 设置 SIGINT 的处理函数struct sigaction sa;sa.sa_handler = handle_signal;sigemptyset(&sa.sa_mask);sa.sa_flags = 0;sigaction(SIGINT, &sa, NULL);// 阻塞 SIGINTsigemptyset(&newmask);sigaddset(&newmask, SIGINT);if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0) {perror("sigprocmask");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Blocked SIGINT, press Ctrl+C...\n");sleep(10); // 在这期间按 Ctrl+C 不会触发 handler// 解除阻塞if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0) {perror("sigprocmask");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Unblocked SIGINT\n");pause(); // 现在按 Ctrl+C 会触发 handlerreturn 0;
}四、总结知识点图解（知识树状图）
常见信号及其用途
│
├── SIGHUP
│ ├── 编号：1
│ └── 用途：通知守护进程重新加载配置
│
├── SIGINT
│ ├── 编号：2
│ └── 用途：用户请求中断（Ctrl+C）
│
├── SIGQUIT
│ ├── 编号：3
│ └── 用途：用户请求退出并生成 core 文件（Ctrl+\）
│
├── SIGILL
│ ├── 编号：4
│ └── 用途：非法指令错误
│
├── SIGABRT
│ ├── 编号：6
│ └── 用途：调用 abort() 时生成 core 文件
│
├── SIGFPE
│ ├── 编号：8
│ └── 用途：浮点运算错误
│
├── SIGKILL
│ ├── 编号：9
│ └── 用途：强制终止进程
│
├── SIGUSR1 / SIGUSR2
│ ├── 编号：10 / 12
│ └── 用途：用户定义信号
│
├── SIGSEGV
│ ├── 编号：11
│ └── 用途：无效内存引用
│
├── SIGALRM
│ ├── 编号：14
│ └── 用途：定时器超时
│
├── SIGTERM
│ ├── 编号：15
│ └── 用途：请求进程正常终止
│
├── SIGCHLD
│ ├── 编号：17
│ └── 用途：子进程状态变化
│
├── SIGCONT
│ ├── 编号：18
│ └── 用途：继续暂停的进程
│
├── SIGSTOP
│ ├── 编号：19
│ └── 用途：暂停进程
│
└── SIGTSTP├── 编号：20└── 用途：终端停止命令（Ctrl+Z）五、课后练习建议
- 编写程序注册不同信号的处理函数，并通过
kill命令发送信号测试。 - 实现一个简单的计时器，使用
alarm()和SIGALRM处理函数实现定时任务。 - 修改上面的例子，让程序在接收到
SIGINT后不退出，而是打印一条消息并继续运行。 - 使用
sigaction()替代signal()，体验更精细的信号处理控制。 - 探索如何使用
sigprocmask()和sigsuspend()实现更复杂的信号同步逻辑。
gcc your_signal_program.c -o your_signal_program
./your_signal_program &
kill -<signal_number> <PID>