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news 2025/10/3 0:38:44

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在 Unix/Linux 系统中，信号（Signal） 是一种进程间异步通信机制，用于通知进程发生发生了某种事件（如错误、用户中断等）。信号可以由内核、其他进程或进程自身发送，接收信号的进程会中断当前操作，转而去执行预设的处理函数（或默认行为）。

信号的核心特性

异步性：信号的产生和传递是不确定的，进程无需主动等待，会在信号到达时被打断。
事件驱动：每种信号对应特定事件（如 SIGINT 对应 Ctrl+C 中断，SIGSEGV 对应段错误）。
预设处理方式：每个信号有默认处理行为（终止、忽略、暂停等），也可自定义处理函数。

常见信号及其含义

信号名	编号	含义及触发场景	默认行为
`SIGINT`	2	用户按下 Ctrl+C 中断进程	终止进程
`SIGTERM`	15	请求进程终止（`kill` 命令默认发送）	终止进程
`SIGKILL`	9	强制终止进程（不可捕获/忽略）	终止进程
`SIGSEGV`	11	段错误（访问无效内存地址）	终止进程并生成核心转储
`SIGPIPE`	13	向已关闭的管道写入数据	终止进程
`SIGALRM`	14	定时器超时（`alarm()` 函数触发）	终止进程
`SIGCHLD`	17	子进程终止或状态改变	忽略

信号处理函数

进程可以通过 signal() 或 sigaction() 函数自定义信号的处理方式（信号捕获）。

1. `signal()` 函数（简单但功能有限）

#include <signal.h>// 信号处理函数原型：参数为信号编号
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

signum：要处理的信号（如 SIGINT）。
handler：处理函数指针，或特殊值：
- SIG_IGN：忽略该信号。
- SIG_DFL：恢复默认行为。

2. `sigaction()` 函数（更灵活，推荐使用）

#include <signal.h>int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);// 信号处理结构体
struct sigaction {void (*sa_handler)(int);  // 处理函数sigset_t sa_mask;         // 处理信号时阻塞的其他信号int sa_flags;             // 标志（如 SA_RESTART 重启被中断的系统调用）
};

示例代码：捕获 `SIGINT` 信号

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>// 自定义信号处理函数
void handle_sigint(int signum) {printf("\n收到 SIGINT 信号（Ctrl+C），程序不会退出！\n");
}int main() {// 注册 SIGINT 信号的处理函数struct sigaction sa;sa.sa_handler = handle_sigint;  // 设置处理函数sigemptyset(&sa.sa_mask);       // 不阻塞其他信号sa.sa_flags = 0;                // 默认标志if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {perror("sigaction failed");return 1;}printf("程序运行中，按 Ctrl+C 测试信号处理...\n");while (1) {sleep(1);  // 无限循环等待信号}return 0;
}

运行效果：
按下 Ctrl+C 后，程序不会终止，而是执行 handle_sigint 函数并继续运行（默认行为被覆盖）。

信号发送与处理流程

信号发送：
可通过 kill() 或 pthread_kill() 向进程发送信号：
```
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>// 向进程 pid 发送 signum 信号
int kill(pid_t pid, int signum);
```
例如：kill(12345, SIGTERM) 向 PID 为 12345 的进程发送终止请求。
信号处理流程：
- 信号产生后，内核将其标记到目标进程的信号掩码中。
- 进程从内核态返回用户态时，检查是否有未处理的信号。
- 若有，暂停当前执行，转而去执行该信号的处理函数。
- 处理完成后，回到被中断的位置继续执行。

注意事项

不可靠信号与可靠信号：
- 早期 Unix 信号（如 SIGINT、SIGTERM）为不可靠信号（编号 < 32），可能丢失且不支持排队。
- POSIX 扩展的实时信号（SIGRTMIN 至 SIGRTMAX）为可靠信号，支持排队和携带附加数据。
信号安全函数：
信号处理函数中应使用异步信号安全函数（如 write、_exit），避免调用 printf、malloc 等非安全函数（可能导致死锁）。
SIGKILL 与 SIGSTOP：
这两个信号不可捕获、不可忽略、不可自定义处理，用于强制终止或暂停进程（系统级控制）。
信号屏蔽：
可通过 sigprocmask() 暂时屏蔽某些信号，防止其在关键操作（如数据更新）中打断进程。