C++ csignal库详细使用介绍

C++ 的 <csignal> 库提供了一种处理操作系统信号的机制，允许程序响应外部事件（如用户中断或程序错误）。它是从 C 语言的 <signal.h> 继承而来，属于 C++ 标准库的一部分，用于跨平台的基本信号处理。以下是详细介绍：

1. 核心功能

信号（Signal） ：软件中断，由操作系统或程序自身触发的事件（例如 Ctrl+C 生成 SIGINT）。
信号处理函数（Signal Handler）：用户定义的函数，用于响应特定信号。
发送信号 ：程序可以通过 raise() 主动触发信号。

2. 主要组件

2.1 信号宏

<csignal> 定义了以下常见信号宏：

信号	描述
`SIGABRT`	程序异常终止（如 `abort()` 调用）
`SIGFPE`	算术运算错误（如除以零）
`SIGILL`	非法指令（如执行无效的机器指令）
`SIGINT`	交互式中断（如 `Ctrl+C`）
`SIGSEGV`	无效内存访问（如解引用空指针）
`SIGTERM`	终止请求（如 `kill` 命令）

2.2 函数

signal(int sig, void (*handler)(int))

注册信号处理函数。参数为信号编号和处理函数指针。

示例：signal(SIGINT, handler_func);
int raise(int sig)

向当前程序发送信号 sig。成功返回 0，失败返回非零。

3. 基本用法示例

cpp 复制代码

#include <csignal>
#include <iostream>
#include <unistd.h> // 用于 sleep()

volatile sig_atomic_t flag = 0;

void signal_handler(int sig) {
    if (sig == SIGINT) {
        std::cout << "\nReceived SIGINT. Exiting gracefully...\n";
        flag = 1;
    }
}

int main() {
    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, signal_handler);

    std::cout << "Running. Press Ctrl+C to exit.\n";
    while (!flag) {
        sleep(1); // 模拟程序运行
    }
    return 0;
}

输出示例：

复制代码

Running. Press Ctrl+C to exit.
^C
Received SIGINT. Exiting gracefully...

4. 注意事项

4.1 异步安全性（Async-Safety）

信号处理函数可能在任何时间点中断主程序，因此内部只能使用 异步安全函数 （如 write()），避免使用 cout、malloc 等非安全操作。

4.2 `volatile sig_atomic_t`

在信号处理函数和主程序之间共享变量时，应使用 volatile sig_atomic_t 类型，确保原子性和可见性。

4.3 可移植性

signal() 的行为因系统而异（如 Windows 和 Unix-like 系统差异）。
推荐使用 POSIX 的 sigaction（需 <signal.h>）替代 signal()，以获得更可靠的控制。

4.4 多线程环境

信号处理在多线程中行为复杂，通常建议在主线程统一处理信号，并避免在信号处理中操作共享资源。

5. 替代方案

POSIX sigaction：提供更精细的信号控制（如阻塞信号、指定标志位）。
C++ 异常：无法直接替代信号处理，但可通过将信号转换为异常（需谨慎）。
Boost.Signals2：基于事件的信号/槽机制，适合高层应用逻辑。

6. 总结

<csignal> 是 C++ 中处理底层信号的轻量级工具，适合简单场景。对于复杂需求，建议结合系统特定的 API（如 sigaction）或高级库。始终注意异步安全性和线程安全问题，避免不可预测的行为。