深入理解sigaction函数：Linux信号处理机制与使用指南

目录

一、函数原型

二、功能概述

三、参数详解

1、signo

2、act

[1. sa_handler](#1. sa_handler)

[2. sa_mask](#2. sa_mask)

[3. sa_flags](#3. sa_flags)

[4. sa_sigaction](#4. sa_sigaction)

3、oact

四、使用示例

1、初始化阶段

2、注册信号处理

3、等待信号

[4、信号递达过程（当按下 Ctrl+C）](#4、信号递达过程（当按下 Ctrl+C）)

5、三个表的状态变化

6、程序行为

7、关键特点

五、信号处理流程

六、注意事项

1、信号处理函数的简洁性

2、信号屏蔽字的设置

3、错误处理

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一、函数原型

#include <signal.h> 
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

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二、功能概述

• sigaction 函数是 Unix/Linux 系统中用于读取和修改与指定信号相关联的处理动作的核心函数。

• 通过调用该函数，程序可以灵活地控制信号的处理方式，包括忽略信号、执行系统默认动作或自定义信号处理函数。调用成功时返回 0，失败则返回 -1 并设置相应的错误码。

• 这个函数同之前学过的sigprocmask 函数有异曲同工之妙！！！可以类比来学习！！！

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三、参数详解

1、signo

• 指定要操作或查询的信号编号，例如 SIGINT（中断信号，通常由 Ctrl+C 触发）、SIGQUIT（退出信号，通常由 Ctrl+\ 触发）等。

• 信号编号是系统预定义的常量，不同系统可能支持的信号种类和编号略有差异，但常见的信号在大多数系统中都是一致的。我们可以使用kill -l命令查看我们目前系统中的信号：

  

2、act

• 指向 struct sigaction 结构体的指针，用于指定新的信号处理动作。

• 如果 act 为 NULL，则表示不修改当前信号的处理动作，仅查询原有动作。

struct sigaction 结构体的详细定义如下：

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);      // 信号处理函数指针或特殊常量
    sigset_t sa_mask;             // 信号屏蔽字
    int sa_flags;                 // 标志位，控制信号处理行为
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); // 实时信号处理函数（本章不详细讨论）
};

1. sa_handler

可以赋值为以下三种值之一：

• SIG_IGN：表示忽略该信号。当信号递达时，系统将直接丢弃该信号，不会执行任何处理动作。

• SIG_DFL ：表示执行系统默认动作。不同信号的默认动作可能不同，例如 SIGINT 的默认动作是终止进程，SIGCHLD 的默认动作是忽略该信号。

• 函数指针 ：指向一个用户自定义的信号处理函数。该函数返回类型为 void，可以带一个 int 参数，通过该参数可以得知当前信号的编号，从而可以用同一个函数处理多种信号。需要注意的是，信号处理函数是一个回调函数，它不是由 main 函数直接调用，而是由系统在信号递达时自动调用。

2. sa_mask

• 用于指定在调用信号处理函数期间需要额外屏蔽的信号集合。

• 当某个信号的处理函数被调用时，内核会自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字，即阻塞当前信号，防止在信号处理函数执行期间再次递达该信号，从而导致递归调用。（这个是它的作用和使用时机，很重要！！！）

• 如果希望在调用信号处理函数时自动屏蔽其他一些信号，可以在 sa_mask 中设置这些信号的掩码。当信号处理函数返回时，内核会自动恢复原来的信号屏蔽字。（还有恢复处理执行动作！！！同样重要！！！）

3. sa_flags

包含一些标志位，用于控制信号处理的行为。在本章的代码示例中，通常将 sa_flags 设为 0，表示采用默认行为。常见的标志位包括：

• SA_RESTART：如果信号中断了某个系统调用，设置该标志位后，系统调用会自动重新启动，而不是返回错误。

• SA_NOCLDSTOP：对于 SIGCHLD 信号，设置该标志位后，当子进程停止或继续执行时，不会产生 SIGCHLD 信号。

4. sa_sigaction

是用于实时信号的处理函数，与 sa_handler 类似，但提供了更多的信息。在本章中不进行详细讨论，有兴趣的读者可以进一步了解实时信号处理机制。

3、oact

• 如果 oact 是非空指针，则函数会将进程当前的act，也就是 struct sigaction 类型的结构体内容通过 oact 参数传出。这样，调用者就可以获取到进程当前的指定信号原来的处理动作。（输出型参数）

• 如果 oact 为 NULL，则表示不关心原有处理动作，仅设置新的处理动作。

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四、使用示例

下面是一个使用 sigaction 函数设置自定义信号处理函数的示例代码：

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

// 自定义信号处理函数
void my_handler(int signo) {
    printf("Received signal: %d\n", signo);
}

int main() {
    struct sigaction act, oact;

    // 设置新的信号处理动作
    act.sa_handler = my_handler; // 指定自定义处理函数
    sigemptyset(&act.sa_mask);  // 清空信号屏蔽字，不额外屏蔽任何信号
    act.sa_flags = 0;           // 采用默认标志位

    // 注册 SIGINT 信号的处理函数
    if (sigaction(SIGINT, &act, &oact) == -1) {
        perror("sigaction error");
        return 1;
    }

    printf("Press Ctrl+C to trigger SIGINT signal...\n");

    // 无限循环，等待信号触发
    while (1) {
        pause(); // 暂停进程，等待信号递达
    }

    return 0;
}

1、初始化阶段

struct sigaction act, oact;
act.sa_handler = my_handler;  // 设置处理函数
sigemptyset(&act.sa_mask);    // 不额外屏蔽信号  
act.sa_flags = 0;             // 默认标志

• 创建新的信号动作结构体 act

• 指定信号处理函数为 my_handler

• 设置空的信号屏蔽字（执行handler时不阻塞其他信号）

2、注册信号处理

sigaction(SIGINT, &act, &oact);

内核表变化：

• handler表：SIGINT 的处理函数改为 my_handler

• 保存旧的处理方式到 oact（可用于恢复）

3、等待信号

while (1) {
    pause(); // 暂停进程，等待信号
}

• pause() 使进程挂起，直到收到信号

• 此时进程处于可中断的睡眠状态

4、信号递达过程（当按下 Ctrl+C）

1. 信号产生：内核检测到 Ctrl+C，生成 SIGINT(2) 信号

2. 检查阻塞：检查进程的 block 表，SIGINT 未被阻塞

3. 执行处理：

   • 内核临时 将 SIGINT 加入进程的 block 表**（防止重入，也就是防止再次执行对应信号的处理函数）**

   • 调用 my_handler(2) 执行自定义处理

   • 恢复原来的 block 表

4. 继续运行 ：处理完成后，进程从 pause() 返回，继续循环

5、三个表的状态变化

表类型	初始状态	信号产生时	处理过程中
handler表	SIGINT → my_handler	不变	不变
block表	SIGINT未阻塞	不变	临时阻塞SIGINT
pending表	全0	SIGINT位=1	清0再处理

6、程序行为

• 运行：程序启动后显示提示信息，然后挂起

• 触发 ：按下 Ctrl+C 时执行 my_handler 打印消息

• 结果：每次 Ctrl+C 都会打印 "Received signal: 2"，程序继续运行

7、关键特点

• 使用 sigaction ：比 signal 更可靠，可移植性更好

• 自动防重入：执行handler时自动阻塞同种信号，直到执行完当前的信号处理函数后再清除当前的阻塞

• 不会终止：自定义handler改变了SIGINT的默认终止行为

这是一个典型的信号捕获示例，展示了如何改变信号的默认行为！

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五、信号处理流程

当使用 sigaction 注册了自定义信号处理函数后，信号的处理流程如下：

1. 当信号递达至进程时，内核会检查该信号是否被忽略或设置了默认处理动作。如果设置了自定义处理函数，内核会保存当前进程的上下文（包括寄存器状态、堆栈指针等），然后切换到信号处理函数的堆栈空间。

2. 调用自定义信号处理函数，并将信号编号作为参数传递给该函数。

3. 信号处理函数执行完毕后，内核会自动恢复之前保存的进程上下文，使进程从被中断的位置继续执行。

4. 如果在信号处理函数执行期间，有其他信号递达且该信号被包含在 sa_mask 中，这些信号会被阻塞，直到信号处理函数返回后才被处理。

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六、注意事项

1、信号处理函数的简洁性

• 由于信号处理函数是在一个相对独立的环境中执行的，且可能在任何时候被调用，因此应尽量保持信号处理函数的简洁，避免执行复杂的操作，如调用不可重入函数（如 printf、malloc 等），以免引发竞态条件或其他问题。

2、信号屏蔽字的设置

• 合理设置 sa_mask 可以避免信号处理过程中的竞态条件。

• 例如，在处理某个信号时，如果该信号的处理函数会修改某些共享数据，可以屏蔽其他可能访问这些数据的信号，确保数据的一致性。

3、错误处理

• 在使用 sigaction 函数时，应始终检查其返回值，以确保操作成功。

• 如果调用失败，可以通过 perror 等函数输出错误信息，便于调试。

通过合理使用 sigaction 函数，程序可以实现对信号的灵活控制，提高程序的健壮性和可靠性。