C++ 信号处理

C++ 信号处理基础

信号是操作系统用于通知进程发生特定事件的机制，例如用户按下 Ctrl+C（SIGINT）或程序访问无效内存（SIGSEGV）。C++ 通过 <csignal> 头文件提供信号处理支持。

常见信号类型

• SIGINT：中断信号（如 Ctrl+C）。
• SIGSEGV：非法内存访问。
• SIGTERM：终止请求（如 kill 命令）。
• SIGALRM：定时器超时（与 alarm() 相关）。

信号处理函数注册

使用 signal() 函数注册信号处理程序：

#include <csignal>
#include <iostream>

void handleSignal(int signal) {
    std::cout << "Received signal: " << signal << std::endl;
    // 自定义处理逻辑
}

int main() {
    signal(SIGINT, handleSignal); // 注册SIGINT处理函数
    while (true) {} // 模拟长期运行
    return 0;
}

高级信号处理（sigaction）

sigaction 提供更精确的控制，支持屏蔽信号和获取信号上下文：

#include <csignal>
#include <iostream>

void handler(int sig, siginfo_t* info, void* context) {
    std::cout << "Signal: " << sig << ", PID: " << info->si_pid << std::endl;
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_sigaction = handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sigaction(SIGINT, &sa, nullptr);
    while (true) {}
}

信号屏蔽与多线程

在多线程环境中，使用 pthread_sigmask 控制信号屏蔽：

#include <pthread.h>
#include <csignal>

void* threadFunc(void* arg) {
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);
    pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, nullptr); // 屏蔽SIGINT
    while (true) {}
    return nullptr;
}

异步信号安全

信号处理函数应仅使用异步信号安全 函数（如 write()），避免 printf() 或动态内存分配：

#include <unistd.h>
void safeHandler(int sig) {
    const char msg[] = "Signal received\n";
    write(STDOUT_FILENO, msg, sizeof(msg) - 1);
}

实际应用示例

结合定时器信号（SIGALRM）实现超时控制：

#include <csignal>
#include <unistd.h>

void timeoutHandler(int sig) {
    std::cout << "Timeout!" << std::endl;
    exit(1);
}

int main() {
    signal(SIGALRM, timeoutHandler);
    alarm(5); // 5秒后触发SIGALRM
    while (true) {} // 模拟长时间操作
}

注意事项

• 避免在信号处理函数中调用非可重入函数。
• 多线程程序中，信号可能被任意线程处理，需谨慎设计。