Linux信号的使用

✅ 信号的基本概念

🔹定义：信号是异步事件通知机制，用于进程间通信或内核通知进程某事件发生。

🔹常见信号：

SIGINT (2)：终端中断（Ctrl+C）。

SIGKILL (9)：强制终止进程（不可捕获或忽略）。

SIGTERM (15)：请求进程终止（可处理）。

SIGSEGV (11)：段错误（非法内存访问）。

SIGCHLD (17)：子进程状态改变（如终止）。

其他：SIGQUIT、SIGALRM、SIGPIPE等。

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✅ 信号的产生方式

🔹用户输入：如Ctrl+C（SIGINT）、Ctrl+\（SIGQUIT）。

🔹系统调用/命令：kill()函数或kill命令发送信号。

🔹内核生成：如硬件异常（除零错误→SIGFPE）、子进程终止（SIGCHLD）。

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✅ 信号的处理

🔹默认行为：终止进程（Term）、忽略（Ignore）、暂停（Stop）等。

🔹自定义处理：通过signal()或更安全的sigaction()注册处理函数。

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void sigint_handler(int sig) {
    write(STDOUT_FILENO, "\nCaught SIGINT! Exiting...\n", 25);
    _exit(0);  // 直接退出，避免标准库函数
}

int main() {
    signal(SIGINT, sigint_handler);
    while(1) sleep(1);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig, siginfo_t *info, void *ucontext) {
    printf("Received signal %d from PID %d\n", sig, info->si_pid);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_sigaction = handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;  // 允许携带额外信息
    sigemptyset(&sa.sa_mask);  // 清空信号屏蔽集

    if (sigaction(SIGTERM, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }

    printf("PID: %d\n", getpid());
    while(1) pause();  // 等待信号
}

🔹不可捕获的信号：SIGKILL和SIGSTOP不能被捕获或忽略。

✅ 信号阻塞与信号集

🔹信号集操作：sigemptyset、sigfillset、sigaddset、sigdelset。

🔹进程信号屏蔽字：通过sigprocmask()阻塞/解除阻塞信号。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);  // 将SIGINT加入集合
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);  // 阻塞SIGINT

    printf("SIGINT is blocked. Try Ctrl+C...\n");
    sleep(5);

    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);  // 解除阻塞
    printf("SIGINT unblocked. Now Ctrl+C will work.\n");
    while(1) sleep(1);
}

🔹多线程：pthread_sigmask()设置线程级信号屏蔽。

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✅ 可靠信号与实时信号

🔹不可靠信号（1~31）：可能丢失，同种信号多次触发只处理一次。

🔹实时信号（SIGRTMIN~SIGRTMAX）：支持排队，通过sigqueue()发送携带数据的信号。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: %s <PID>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    pid_t pid = atoi(argv[1]);
    union sigval value;
    value.sival_int = 5678;
    sigqueue(pid, SIGRTMIN, value);
    return 0;
}

✅ 关键函数与系统调用

🔹kill()/raise()：发送信号到进程或自身。

🔹pause()：挂起进程直到信号到达。

🔹sigsuspend()：原子操作“解除信号阻塞 + 等待信号”。

🔹alarm()/setitimer()：设置定时器触发SIGALRM。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void alarm_handler(int sig) {
    printf("Timeout! Exiting...\n");
    _exit(1);
}

int main() {
    signal(SIGALRM, alarm_handler);
    alarm(5);  // 5秒后触发SIGALRM
    printf("Waiting for input (you have 5 seconds)...\n");
    getchar();  // 若用户未输入，超时退出
    printf("Input received.\n");
    return 0;
}

🔹sigwait()：同步等待信号（多线程中常用）。