第十章_信号_《UNIX环境高级编程（第三版）》_笔记

《UNIX环境高级编程（第三版）》第十章信号重难点分步详解

第十章是UNIX进程通信与控制的核心章节，信号作为异步通知机制，是进程响应事件的关键。本章重难点围绕"信号的生命周期""处理逻辑""安全实践"展开，以下按"概念→实践→避坑"的逻辑分步拆解，每个知识点配套可运行代码，帮你吃透信号机制。

一、核心重难点框架（先理清脉络）

本章核心是"信号从产生到处理的完整流程"，拆解为7个递进式重难点：

信号的基本概念与常见信号（基础铺垫）
信号的4种产生方式（触发条件+代码验证）
信号处理函数注册（signal vs sigaction，重点）
信号集与信号屏蔽（sigset_t + sigprocmask，核心难点）
可靠/不可靠信号（避坑关键）
信号处理的并发安全（实战必懂）
定时器与信号联动（alarm + setitimer，实战常用）

二、重难点1：信号的基本概念（先搞懂"是什么"）

1. 核心定义

信号是内核向进程发送的异步通知，告知进程发生特定事件（如终端中断、内存越界），进程需中断当前执行流响应。

2. 3种默认处理动作

忽略（SIG_IGN）：进程无响应（如SIGCHLD默认忽略）。
终止（SIG_DFL）：进程直接退出（如SIGINT、SIGTERM）。
终止并生成Core Dump（SIG_DFL变种）：进程退出并生成core文件（如SIGSEGV内存越界），用于调试。

3. 必须掌握的常见信号

信号名	编号	触发场景	默认动作
`SIGINT`	2	终端Ctrl+C	终止进程
`SIGQUIT`	3	终端Ctrl+\	终止+Core Dump
`SIGTERM`	15	`kill`命令默认信号	终止进程
`SIGKILL`	9	强制终止进程	终止（不可捕获）
`SIGSEGV`	11	内存访问越界	终止+Core Dump
`SIGCHLD`	17	子进程终止/暂停	忽略
`SIGALRM`	14	定时器超时（`alarm`/`setitimer`）	终止进程

关键说明

SIGKILL（9）和SIGSTOP（19）是特殊信号：不可捕获、不可忽略、不可修改默认动作，仅用于强制终止/暂停进程。
信号的"异步性"：产生时间不确定，进程需随时准备响应。

三、重难点2：信号的产生方式（知道"怎么来"）

信号产生主要有4种场景，每种场景配套代码验证，直观理解触发逻辑。

1. 场景1：终端按键触发

示例：Ctrl+C（SIGINT）、Ctrl+\（SIGQUIT）、Ctrl+Z（SIGTSTP，暂停进程）。
无需代码，直接在终端操作即可触发。

2. 场景2：系统调用触发（主动发送信号）

核心函数：kill（跨进程发送）、raise（向自身发送）

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main(void) {
    pid_t pid;

    // fork子进程
    if ((pid = fork()) < 0) {
        err_sys("fork error");
    } else if (pid == 0) {  // 子进程
        printf("Child PID: %ld\n", (long)getpid());
        raise(SIGSTOP);  // 子进程暂停自身（发送SIGSTOP）
        exit(0);  // 暂停后需父进程唤醒才会执行
    }

    // 父进程：唤醒子进程 → 终止子进程
    sleep(1);
    printf("Parent: Send SIGCONT to child\n");
    kill(pid, SIGCONT);  // 唤醒暂停的子进程

    sleep(1);
    printf("Parent: Send SIGTERM to child\n");
    kill(pid, SIGTERM);  // 终止子进程

    waitpid(pid, NULL, 0);  // 回收子进程
    printf("Child terminated\n");
    exit(0);
}

运行结果分析

复制代码

Child PID: 12345
Parent: Send SIGCONT to child
Parent: Send SIGTERM to child
Child terminated

关键：kill支持跨进程发送，pid参数可指定进程/进程组（pid=0发送给当前进程组）；raise等价于kill(getpid(), sig)。

3. 场景3：硬件异常触发

示例：除数为0（SIGFPE）、内存访问越界（SIGSEGV）、非法指令（SIGILL）。
代码示例（内存越界触发SIGSEGV）：

c 复制代码

#include "apue.h"

int main(void) {
    int *p = NULL;
    *p = 10;  // 内存越界，触发SIGSEGV
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Segmentation fault (core dumped)  // 触发Core Dump

4. 场景4：软件条件触发

示例：管道读端关闭后写操作（SIGPIPE）、定时器超时（SIGALRM）、子进程终止（SIGCHLD）。
代码示例（管道破裂触发SIGPIPE）：

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>

void sig_pipe(int signo) {
    printf("Received SIGPIPE (signo: %d)\n", signo);
}

int main(void) {
    int fd[2];
    pipe(fd);          // 创建管道
    close(fd[0]);      // 关闭读端
    signal(SIGPIPE, sig_pipe);  // 注册SIGPIPE处理函数
    write(fd[1], "hello", 5);  // 写关闭的管道，触发SIGPIPE
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Received SIGPIPE (signo: 13)

四、重难点3：信号处理函数注册（核心操作："怎么处理"）

进程可自定义信号响应逻辑，核心是两个函数：signal（简单但不灵活）和sigaction（推荐，功能强大）。

1. 简单注册：`signal`函数

函数原型

c 复制代码

#include <signal.h>
// handler：SIG_IGN（忽略）、SIG_DFL（默认）、自定义函数指针
void (*signal(int sig, void (*handler)(int)))(int);

代码示例（注册`SIGINT`处理函数）

c 复制代码

#include "apue.h"

// 自定义SIGINT处理函数（替代默认终止动作）
void sig_int(int signo) {
    printf("Received SIGINT (Ctrl+C), signo: %d\n", signo);
}

int main(void) {
    // 注册SIGINT的处理函数为sig_int
    if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR) {
        err_sys("signal error");
    }

    printf("Wait for SIGINT (press Ctrl+C)...\n");
    for (;;) {
        pause();  // 暂停进程，等待信号触发
    }
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Wait for SIGINT (press Ctrl+C)...
^CReceived SIGINT (Ctrl+C), signo: 2
^CReceived SIGINT (Ctrl+C), signo: 2

缺点

跨系统行为不一致（如是否自动重启被中断的系统调用）。
不支持信号屏蔽、附加信息传递。

2. 推荐注册：`sigaction`函数（重点中的重点）

sigaction是POSIX标准推荐接口，支持信号屏蔽、附加信息、系统调用重启，解决signal的所有缺陷。

核心结构体与函数原型

c 复制代码

#include <signal.h>

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);          // 简单处理函数（仅接收信号编号）
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  // 带附加信息的处理函数
    sigset_t sa_mask;                // 处理期间屏蔽的信号集
    int sa_flags;                    // 行为标志（关键！）
    void (*sa_restorer)(void);        // 已废弃，无需设置
};

// 注册sig信号的处理动作，oldact保存旧动作（可为NULL）
int sigaction(int sig, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

关键`sa_flags`标志（必须掌握）

SA_RESTART：被信号中断的系统调用（如read、pause）自动重启，避免返回-1且errno=EINTR。
SA_SIGINFO：启用sa_sigaction，可获取信号附加信息（发送者PID、信号原因）。
SA_NODEFER：处理信号时不屏蔽当前信号（默认会屏蔽，避免嵌套触发）。
SA_RESETHAND：信号处理后自动恢复为默认动作。

代码示例（带附加信息的处理函数）

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>

// 带附加信息的处理函数（需设置SA_SIGINFO）
void sig_info(int signo, siginfo_t *info, void *ctx) {
    printf("Received signal: %d\n", signo);
    printf("Signal sender PID: %ld\n", (long)info->si_pid);  // 发送者PID
    printf("Signal code: %d\n", info->si_code);             // 信号原因（SI_USER=1：用户发送）
}

int main(void) {
    struct sigaction act;
    sigemptyset(&act.sa_mask);  // 初始化信号集为空（不额外屏蔽信号）
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;  // 启用附加信息传递
    act.sa_sigaction = sig_info;  // 绑定处理函数

    // 注册SIGTERM信号
    if (sigaction(SIGTERM, &act, NULL) < 0) {
        err_sys("sigaction error");
    }

    printf("Wait for SIGTERM (send with: kill %ld)...\n", (long)getpid());
    for (;;) {
        pause();
    }
    exit(0);
}

运行结果（另一个终端执行`kill 12345`）

复制代码

Wait for SIGTERM (send with: kill 12345)...
Received signal: 15
Signal sender PID: 6789  // 发送kill命令的进程PID
Signal code: 1            // SI_USER=1，标识用户主动发送

关键结论

SA_SIGINFO是获取信号来源的核心，适合进程间通信（如传递自定义数据）。
sa_mask可在处理信号时屏蔽其他信号，避免嵌套触发（如处理SIGINT时屏蔽SIGTERM）。

五、重难点4：信号集与信号屏蔽（核心难点："控制信号递达"）

信号集（sigset_t）是表示多个信号的集合，核心用途是"信号屏蔽"------进程可阻塞特定信号，直到解除屏蔽后才触发。

1. 信号集操作函数（必须掌握，缺一不可）

c 复制代码

#include <signal.h>

// 初始化信号集为空（无任何信号）
int sigemptyset(sigset_t *set);
// 初始化信号集为全1（包含所有信号）
int sigfillset(sigset_t *set);
// 向信号集添加信号sig
int sigaddset(sigset_t *set, int sig);
// 从信号集删除信号sig
int sigdelset(sigset_t *set, int sig);
// 检查信号sig是否在信号集中（1=是，0=否，-1=出错）
int sigismember(const sigset_t *set, int sig);

注意：sigset_t的实现依赖系统，必须通过上述函数操作，不可直接赋值。

2. 信号屏蔽字与`sigprocmask`函数

进程的"信号屏蔽字"决定哪些信号被阻塞，sigprocmask用于修改屏蔽字：

c 复制代码

#include <signal.h>

// how：修改方式，set：新信号集，oldset：保存旧屏蔽字（可为NULL）
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

`how`参数的3种取值

SIG_BLOCK：将set中的信号添加到屏蔽字（阻塞这些信号）。
SIG_UNBLOCK：从屏蔽字中删除 set中的信号（解除阻塞）。
SIG_SETMASK：将屏蔽字设置为 set（覆盖原有屏蔽字）。

3. 代码示例（阻塞`SIGINT`信号）

c 复制代码

#include "apue.h"

void sig_int(int signo) {
    printf("Received SIGINT!\n");
}

int main(void) {
    sigset_t newmask, oldmask;

    // 注册SIGINT处理函数
    if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR) {
        err_sys("signal error");
    }

    // 初始化新信号集，添加SIGINT
    sigemptyset(&newmask);
    sigaddset(&newmask, SIGINT);

    // 阻塞SIGINT，保存旧屏蔽字
    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0) {
        err_sys("sigprocmask error");
    }

    printf("SIGINT blocked, wait 5s (press Ctrl+C now)...\n");
    sleep(5);  // 期间按Ctrl+C，SIGINT被阻塞，不触发处理函数

    // 解除阻塞，恢复旧屏蔽字
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0) {
        err_sys("sigprocmask error");
    }

    printf("SIGINT unblocked, wait for Ctrl+C...\n");
    pause();  // 此时按Ctrl+C会触发处理函数
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

SIGINT blocked, wait 5s (press Ctrl+C now)...
^C  // 阻塞期间按Ctrl+C，无响应
SIGINT unblocked, wait for Ctrl+C...
^CReceived SIGINT!  // 解除后触发

关键结论

被阻塞的信号会"挂起"：不可靠信号（1~31）挂起期间多次产生，仅递达1次；可靠信号（34+）会排队，全部递达。
sigprocmask是保护临界区的核心（如进程执行重要操作时，阻塞无关信号）。

六、重难点5：可靠信号与不可靠信号（避坑关键）

1. 核心区别（表格对比，一目了然）

类型	编号范围	核心特点（坑点）	示例
不可靠信号	1~31	1. 不支持排队，多次产生可能丢失；2. 可能打断系统调用；3. 处理后可能自动恢复默认动作	`SIGINT`、`SIGTERM`
可靠信号	34~64	1. 支持排队，多次产生不丢失；2. 不自动恢复默认动作；3. 支持附加信息传递	`SIGRTMIN+0`、`SIGRTMAX-1`

2. 不可靠信号的两大问题及解决

问题1：信号丢失

场景：进程阻塞SIGINT期间，多次按Ctrl+C，解除阻塞后仅触发1次。
解决：避免高频触发不可靠信号；需确保递达的场景改用可靠信号。

问题2：系统调用被打断

场景：read从终端读取时，收到SIGINT，read返回-1，errno=EINTR。
解决：用sigaction设置SA_RESTART，让被打断的系统调用自动重启。

代码示例（`SA_RESTART`重启`read`）

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>

void sig_int(int signo) {
    printf("Received SIGINT, read will restart!\n");
}

int main(void) {
    struct sigaction act;
    char buf[1024];
    ssize_t n;

    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_handler = sig_int;
    act.sa_flags = SA_RESTART;  // 关键：重启被打断的系统调用

    if (sigaction(SIGINT, &act, NULL) < 0) {
        err_sys("sigaction error");
    }

    printf("Enter a line (press Ctrl+C during input): ");
    n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));  // 被SIGINT打断后自动重启
    if (n < 0) {
        err_sys("read error");
    }

    printf("You entered: %.*s", (int)n, buf);
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Enter a line (press Ctrl+C during input): ^CReceived SIGINT, read will restart!
hello world  // 输入内容
You entered: hello world

关键：SA_RESTART仅对部分系统调用有效（如read、write、pause），socket相关调用（如recv）需手动处理EINTR。

七、重难点6：信号处理的并发安全（实战必懂）

信号处理函数是"异步执行"的（可能打断进程任意指令），必须遵循3条安全规则，否则会导致数据错乱、死锁。

1. 核心安全规则

仅调用"异步信号安全函数"：如write、_exit、sigprocmask，禁止使用printf、malloc、strcpy（非异步安全，可能修改全局状态）。
避免访问全局变量：若必须访问，用volatile sig_atomic_t类型（确保读写原子性，防止编译器优化）。
处理函数要简短：仅做简单操作（如设置标志位），复杂逻辑放在主进程。

2. 代码示例（异步安全的信号处理）

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>

// 全局标志位：volatile确保不被编译器优化，sig_atomic_t确保原子读写
volatile sig_atomic_t sig_received = 0;

void sig_handler(int signo) {
    sig_received = 1;  // 仅设置标志位，无复杂操作
    // 使用write（异步安全）替代printf
    write(STDOUT_FILENO, "Signal received!\n", 16);
}

int main(void) {
    struct sigaction act;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_handler = sig_handler;
    act.sa_flags = 0;

    if (sigaction(SIGINT, &act, NULL) < 0) {
        err_sys("sigaction error");
    }

    printf("Wait for SIGINT (press Ctrl+C)...\n");
    while (!sig_received) {
        sleep(1);  // 主进程循环检查标志位
    }

    printf("Main process detected signal, exit!\n");
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Wait for SIGINT (press Ctrl+C)...
^CSignal received!
Main process detected signal, exit!

关键：用"标志位通信"实现信号处理函数与主进程的安全交互，避免直接在处理函数中做复杂逻辑。

八、重难点7：定时器与信号（实战常用）

UNIX中定时器通过产生SIGALRM信号触发超时逻辑，核心函数是alarm（简单单次）和setitimer（高精度、循环）。

1. `alarm`函数（单次定时器）

c 复制代码

#include <unistd.h>

// 设定seconds秒后产生SIGALRM，返回之前剩余的秒数（0=无之前的定时器）
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

代码示例（5秒超时）

c 复制代码

#include "apue.h"

void sig_alrm(int signo) {
    printf("Timeout! 5 seconds passed.\n");
    exit(0);
}

int main(void) {
    if (signal(SIGALRM, sig_alrm) == SIG_ERR) {
        err_sys("signal error");
    }

    alarm(5);  // 5秒后产生SIGALRM
    printf("Wait for 5 seconds...\n");
    pause();  // 暂停等待信号

    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Wait for 5 seconds...
Timeout! 5 seconds passed.

2. `setitimer`函数（循环/高精度定时器）

支持3种定时器类型，核心是ITIMER_REAL（真实时间，产生SIGALRM）：

c 复制代码

#include <sys/time.h>

// which：定时器类型（ITIMER_REAL/ITIMER_VIRTUAL/ITIMER_PROF）
int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);

// 定时器参数：it_value（首次超时时间），it_interval（循环周期）
struct itimerval {
    struct timeval it_interval;  // 循环周期（0=单次）
    struct timeval it_value;     // 首次超时时间（0=取消）
};

struct timeval {
    time_t      tv_sec;  // 秒
    suseconds_t tv_usec; // 微秒（1e6微秒=1秒）
};

代码示例（1秒循环定时器）

c 复制代码

#include "apue.h"
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>

void sig_alrm(int signo) {
    static int count = 0;
    printf("Timer triggered! Count: %d\n", ++count);
    if (count == 3) {
        exit(0);  // 触发3次后退出
    }
}

int main(void) {
    struct sigaction act;
    struct itimerval timer;

    // 注册SIGALRM处理函数
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_handler = sig_alrm;
    act.sa_flags = 0;
    if (sigaction(SIGALRM, &act, NULL) < 0) {
        err_sys("sigaction error");
    }

    // 配置定时器：首次1秒后触发，之后每1秒触发1次
    timer.it_value.tv_sec = 1;    // 首次超时：1秒
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = 1; // 循环周期：1秒
    timer.it_interval.tv_usec = 0;

    if (setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL) < 0) {
        err_sys("setitimer error");
    }

    // 主进程循环等待信号
    for (;;) {
        pause();
    }
    exit(0);
}

运行结果

复制代码

Timer triggered! Count: 1
Timer triggered! Count: 2
Timer triggered! Count: 3

关键：setitimer比alarm灵活，支持微秒级精度和循环，适合心跳检测、任务调度等场景。

九、章节核心总结（必记要点）

信号是异步通知，处理函数必须"简短、异步安全"，避免复杂操作。
优先用sigaction替代signal，它支持信号屏蔽、附加信息、系统调用重启，兼容性更好。
信号集与sigprocmask是控制信号递达的核心，用于保护临界区、避免信号嵌套。
不可靠信号（1~31）可能丢失，可靠信号（34+）支持排队，高频场景选可靠信号。
定时器与信号联动是实战常用场景，setitimer比alarm更强大，优先使用。

十、实践建议（必做代码练习）

实现信号驱动的超时读取：从终端读取输入，5秒内无输入则超时退出（setitimer+SIGALRM）。
验证不可靠信号丢失：阻塞SIGINT，多次按Ctrl+C，解除后观察触发次数。
用sigwait同步处理信号：将SIGINT和SIGTERM加入信号集，用sigwait等待，避免异步处理的并发问题。
父子进程信号通信：父进程发送SIGUSR1给子进程，子进程收到后回复SIGUSR2给父进程。

中等难度多选题

题目1：关于信号处理函数注册（signal vs sigaction），下列说法正确的有（）

A. signal函数跨UNIX系统行为一致，支持设置信号屏蔽集

B. sigaction可通过sa_mask成员指定信号处理期间需要屏蔽的信号

C. 启用SA_SIGINFO标志后，需绑定sa_sigaction函数以获取信号附加信息（如发送者PID）

D. signal函数支持传递信号附加信息，比sigaction更适合进程间通信场景

E. sigaction的SA_RESTART标志可让被信号中断的系统调用自动重启

题目2：下列关于可靠信号与不可靠信号的描述，正确的有（）

A. 不可靠信号编号范围为1~31，多次产生时可能丢失（不支持排队）

B. 可靠信号编号从34开始（SIGRTMIN及以上），多次产生时会排队递达

C. 不可靠信号处理完成后，可能自动恢复为默认动作（如早期signal实现）

D. 可靠信号的默认处理动作仅为"终止进程"，无其他可能

E. 无论是可靠还是不可靠信号，SIGKILL（9）和SIGSTOP（19）均不可捕获、不可忽略

题目3：关于信号集与信号屏蔽操作，下列说法正确的有（）

A. sigfillset函数用于初始化信号集为空（不包含任何信号）

B. sigprocmask的SIG_UNBLOCK参数表示从当前屏蔽字中删除set中的信号（解除阻塞）

C. 被阻塞的不可靠信号在阻塞期间多次触发，解除阻塞后仅递达1次

D. sigdelset函数用于向信号集中添加指定信号

E. 信号屏蔽字仅对当前进程有效，子进程不会继承父进程的信号屏蔽字

题目4：下列关于定时器函数alarm和setitimer的差异，说法正确的有（）

A. alarm仅支持秒级精度，且多次调用时后一次会覆盖前一次的定时器设置

B. setitimer通过ITIMER_REAL类型产生SIGALRM信号，支持微秒级精度

C. setitimer的it_value成员指定循环触发周期，it_interval成员指定首次超时时间

D. alarm创建的定时器触发后，需重新调用alarm才能再次触发（单次定时器）

E. setitimer支持3种定时器类型，其中ITIMER_VIRTUAL仅统计进程的用户态CPU时间

题目5：为保证信号处理的并发安全，下列做法正确的有（）

A. 在信号处理函数中调用printf输出日志（printf为异步安全函数）

B. 访问全局标志位时，使用volatile sig_atomic_t类型（确保原子读写）

C. 信号处理函数仅执行简单操作（如设置标志位、调用write输出），避免复杂逻辑

D. 利用"标志位通信"实现信号处理函数与主进程的交互，而非直接在处理函数中完成业务逻辑

E. 信号处理函数中可调用malloc动态分配内存，提升灵活性

答案与详解

题目1 答案：B、C、E

详解：

选项A错误：signal函数跨系统行为不一致（如是否自动重启被中断的系统调用），且不支持信号屏蔽集设置，仅能简单注册处理函数。
选项B正确：sigaction的sa_mask成员是信号集，用于指定"处理当前信号期间需要阻塞的其他信号"，避免信号嵌套触发。
选项C正确：SA_SIGINFO是sigaction的核心标志，启用后需使用sa_sigaction（而非sa_handler）作为处理函数，该函数可通过siginfo_t结构体获取信号发送者PID、信号原因等附加信息。
选项D错误：signal函数不支持传递附加信息，sigaction才是进程间通信场景的首选（如通过附加信息传递自定义数据）。
选项E正确：SA_RESTART标志可让被信号中断的系统调用（如read、pause）自动重启，避免返回-1且errno=EINTR，简化错误处理。

题目2 答案：A、B、C、E

详解：

选项A正确：不可靠信号（1~31）无排队机制，若在阻塞期间多次产生，解除阻塞后仅递达1次，可能丢失。
选项B正确：可靠信号（34~64，SIGRTMIN及以上）支持排队，多次产生时会按顺序递达，不丢失。
选项C正确：早期UNIX系统中，signal注册的不可靠信号处理完成后，可能自动恢复为默认动作（如SIGINT处理后再次按Ctrl+C会终止进程），需通过sigaction规避该问题。
选项D错误：可靠信号的默认动作与信号类型相关，并非仅"终止进程"，例如部分实时信号默认动作是"忽略"。
选项E正确：SIGKILL（9）和SIGSTOP（19）是特殊信号，无论可靠与否，均不可捕获、不可忽略、不可修改默认动作，仅用于强制终止/暂停进程。

题目3 答案：B、C、E

详解：

选项A错误：sigfillset用于初始化信号集为"全1"（包含所有信号），sigemptyset才是初始化信号集为空。
选项B正确：sigprocmask的3种操作中，SIG_UNBLOCK的作用是"从当前屏蔽字中删除set中的信号"，解除对这些信号的阻塞。
选项C正确：不可靠信号不支持排队，阻塞期间多次触发仅会"挂起1次"，解除阻塞后仅递达1次；可靠信号则会全部排队递达。
选项D错误：sigdelset用于从信号集中删除指定信号，sigaddset才是向信号集中添加信号。
选项E正确：信号屏蔽字是进程的私有属性，fork创建的子进程会继承父进程的文件描述符、环境变量等，但不会继承信号屏蔽字（子进程默认屏蔽字为空）。

题目4 答案：A、B、D、E

详解：

选项A正确：alarm仅支持秒级精度，且多次调用时，后一次的seconds会覆盖前一次，例如先调用alarm(5)，再调用alarm(3)，最终3秒后触发SIGALRM。
选项B正确：setitimer的ITIMER_REAL类型对应真实时间，超时后产生SIGALRM信号，其精度为微秒级（struct timeval支持tv_usec字段），优于alarm。
选项C错误：setitimer的it_value成员指定"首次超时时间"，it_interval成员指定"循环触发周期"（0表示单次定时器）。
选项D正确：alarm是单次定时器，触发后需重新调用才能再次生效；setitimer通过设置it_interval可实现循环触发。
选项E正确：setitimer支持3种类型：ITIMER_REAL（真实时间）、ITIMER_VIRTUAL（仅统计进程用户态CPU时间）、ITIMER_PROF（统计用户态+内核态CPU时间）。

题目5 答案：B、C、D

详解：

选项A错误：printf不是异步安全函数（可能修改全局缓冲区状态），信号处理函数中调用可能导致数据错乱，应避免使用。
选项B正确：volatile sig_atomic_t类型的变量确保"读写原子性"，且不会被编译器优化，是信号处理函数中访问全局变量的唯一安全类型。
选项C正确：信号处理函数是异步执行的，需保持"简短、无阻塞"，仅执行设置标志位、调用异步安全函数等简单操作，复杂逻辑应放在主进程中。
选项D正确："标志位通信"是信号处理的常用安全模式（如信号处理函数设置volatile sig_atomic_t flag=1，主进程循环检查flag），避免直接在处理函数中处理业务。
选项E错误：malloc不是异步安全函数（内部维护全局内存管理链表），信号处理函数中调用可能导致内存泄漏或崩溃，需避免动态内存分配。

第十章_信号_《UNIX环境高级编程（第三版）》_笔记

《UNIX环境高级编程（第三版）》第十章 信号 重难点分步详解

一、核心重难点框架（先理清脉络）

二、重难点1：信号的基本概念（先搞懂"是什么"）

1. 核心定义

2. 3种默认处理动作

3. 必须掌握的常见信号

关键说明

三、重难点2：信号的产生方式（知道"怎么来"）

1. 场景1：终端按键触发

2. 场景2：系统调用触发（主动发送信号）

运行结果分析

3. 场景3：硬件异常触发

运行结果

4. 场景4：软件条件触发

运行结果

四、重难点3：信号处理函数注册（核心操作："怎么处理"）

1. 简单注册：signal函数

函数原型

代码示例（注册SIGINT处理函数）

运行结果

缺点

2. 推荐注册：sigaction函数（重点中的重点）

核心结构体与函数原型

关键sa_flags标志（必须掌握）

代码示例（带附加信息的处理函数）

运行结果（另一个终端执行kill 12345）

关键结论

五、重难点4：信号集与信号屏蔽（核心难点："控制信号递达"）

1. 信号集操作函数（必须掌握，缺一不可）

2. 信号屏蔽字与sigprocmask函数

how参数的3种取值

3. 代码示例（阻塞SIGINT信号）

运行结果

关键结论

六、重难点5：可靠信号与不可靠信号（避坑关键）

1. 核心区别（表格对比，一目了然）

2. 不可靠信号的两大问题及解决

问题1：信号丢失

问题2：系统调用被打断

代码示例（SA_RESTART重启read）

运行结果

七、重难点6：信号处理的并发安全（实战必懂）

1. 核心安全规则

2. 代码示例（异步安全的信号处理）

运行结果

八、重难点7：定时器与信号（实战常用）

1. alarm函数（单次定时器）

代码示例（5秒超时）

运行结果

2. setitimer函数（循环/高精度定时器）

代码示例（1秒循环定时器）

运行结果

九、章节核心总结（必记要点）

十、实践建议（必做代码练习）

中等难度多选题

题目1：关于信号处理函数注册（signal vs sigaction），下列说法正确的有（ ）

题目2：下列关于可靠信号与不可靠信号的描述，正确的有（ ）

题目3：关于信号集与信号屏蔽操作，下列说法正确的有（ ）

题目4：下列关于定时器函数alarm和setitimer的差异，说法正确的有（ ）

题目5：为保证信号处理的并发安全，下列做法正确的有（ ）

答案与详解

题目1 答案：B、C、E

详解：

题目2 答案：A、B、C、E

详解：

题目3 答案：B、C、E

详解：

题目4 答案：A、B、D、E

详解：

题目5 答案：B、C、D

详解：

《UNIX环境高级编程（第三版）》第十章信号重难点分步详解

1. 简单注册：`signal`函数

代码示例（注册`SIGINT`处理函数）

2. 推荐注册：`sigaction`函数（重点中的重点）

关键`sa_flags`标志（必须掌握）

运行结果（另一个终端执行`kill 12345`）

2. 信号屏蔽字与`sigprocmask`函数

`how`参数的3种取值

3. 代码示例（阻塞`SIGINT`信号）

代码示例（`SA_RESTART`重启`read`）

1. `alarm`函数（单次定时器）

2. `setitimer`函数（循环/高精度定时器）

题目1：关于信号处理函数注册（signal vs sigaction），下列说法正确的有（）

题目2：下列关于可靠信号与不可靠信号的描述，正确的有（）

题目3：关于信号集与信号屏蔽操作，下列说法正确的有（）

题目4：下列关于定时器函数alarm和setitimer的差异，说法正确的有（）

题目5：为保证信号处理的并发安全，下列做法正确的有（）