深入解析Linux信号处理机制

一.信号

信号是一种用户，OS，其他进程，向目标进程发送异步事件的一种方式。

在详细的学习信号时我们先提出几个问题，带着问题去学习：

1.你怎么能识别信号呢？识别信号，是内置的。进程认识信号是程序员内置的特性。

2.信号产生之后，怎么处理的？如果没有产生，信号怎么处理？信号的处理方法，在信号产生之前就已经准备好了。

3.处理信号是立即处理吗？如果我在做优先级很高的事情可能并不是优先处理的。

4.怎么处理信号a.默认行为b.忽略信号c.自定义

实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery)
信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决(Pending)
进程可以选择阻塞(Block)某个信号（阻塞特定信号，信号产生了，一定把信号要进行pending，永远不递达，除非我们解除阻塞）
被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作
注意：阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作

二.所需要学习的函数

1.sgnal

signal 是一个用于信号处理 的库函数，主要作用是为特定的信号（如中断、终止、非法操作等）设置一个自定义的处理函数，从而改变程序收到该信号时的默认行为。

捕获信号：让程序在收到某个信号时，执行你写的代码（例如清理资源、记录日志、忽略信号）。
恢复默认：把某个信号的处理方式恢复为系统默认动作。
忽略信号 ：让程序忽略某些信号（例如 SIGINT 按 Ctrl+C 时不中断）。

#include <signal.h>

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

// 更易理解的版本：

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

sig：要处理的信号编号，例如：
- SIGINT（Ctrl+C 中断信号）
- SIGTERM（终止信号）
- SIGSEGV（段错误，非法内存访问）
handler：三种取值之一：
- SIG_IGN → 忽略该信号
- SIG_DFL → 恢复默认处理（通常是终止程序）
- 自定义函数指针 → 执行你写的处理逻辑

2.kill

kill的作用是：向一个进程发送信号。它不一定是"杀死"进程，而是告诉进程"你该做什么"。

#include <sys/types.h>

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

参数详解

第一个参数：pid_t pid（目标进程）

pid 值	含义
> 0	发送给指定 PID 的单个进程
== 0	发送给当前进程所在进程组的所有进程
== -1	发送给调用进程有权发送信号的所有进程（不包括 init/systemd 进程）
< -1	发送给进程组 ID = \|pid\| 的所有进程（如 pid=-1234，发给进程组1234）

第二个参数：int sig（信号编号）

值	含义
0	空信号，不真正发送，仅用于检查进程是否存在
1~31	标准 Unix 信号（如 9=SIGKILL, 15=SIGTERM）
34~64	实时信号（Linux 扩展）

返回值	含义
0	成功。至少有一个信号被成功发送
-1	失败。此时需要查看 `errno` 获取具体错误原因

3.raise

raise() 是一个 库函数 ，用于进程向自己发送信号。

与 kill() 的区别

函数	发送方向
`kill()`	向其他进程或自己发送信号
`raise()`	只能向自己发送信号

复制代码

#include <signal.h>

复制代码

int raise(int sig);

参数	含义
`sig`	要发送的信号编号（如 `SIGTERM`、`SIGKILL`、`SIGINT`）

返回值	含义
0	成功
非0	失败

4.abord

abort() 是一个库函数 ，用于异常终止当前进程，并生成 core dump（核心转储文件）用于调试。

abort() 让程序非正常崩溃，而不是正常退出。

复制代码

#include <stdlib.h>

复制代码

void abort(void);

注意：abort() 没有返回值，因为它永远不会正常返回。

他对应的是6号。

5.alarm

alarm() 是一个系统调用 ，用于设置一个定时器 ，在指定秒数后向自己发送 SIGALRM 信号。

设置一个闹钟，N 秒后给自己发一个 SIGALRM 信号。

复制代码

#include <unistd.h>

复制代码

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

参数	含义
`seconds`	定时秒数，0 表示取消之前的闹钟

返回值	含义
0	之前没有设置过闹钟
>0	之前闹钟剩余的秒数（如果之前有未触发的闹钟）

每个进程只有一个闹钟 ：再次调用 alarm() 会重置之前的闹钟
到达指定时间后，进程收到 SIGALRM 信号（默认行为是终止进程）
如果 seconds = 0：取消当前闹钟，不设置新闹钟

6.pause

pause() 是一个系统调用 ，用于让进程挂起（睡眠），直到收到一个信号。

让进程停下来睡觉，直到被信号唤醒。

复制代码

#include <unistd.h>

复制代码

int pause(void);

返回值	含义
-1	总是返回 -1（因为被信号中断）

注意：pause() 永远不返回 0 ，它只会在收到信号后返回 -1，并设置 errno 为 EINTR。

errno	含义
`EINTR`	被信号中断（正常情况）

调用 pause() 的进程会一直挂起（进入睡眠状态）
进程不占用 CPU 时间
直到收到一个信号，并且该信号的处理函数执行完毕 后，pause() 才返回
如果信号默认行为是终止进程，则 pause() 永远不会返回

7.sigaction

sigaction 是一个功能强大且灵活的 POSIX 系统调用，用于检查和更改进程接收到特定信号时的行为。与 signal 函数相比，它提供了更精细的控制、更好的跨平台移植性，是编写健壮信号处理程序的推荐方法

复制代码

#include \<signal.h\>
int sigaction(int signum, const struct sigaction \*act, struct sigaction \*oldact);

signum ：指定要操作的信号，可以是除 SIGKILL 和 SIGSTOP 之外的任何信号。
act ：如果非空，则指向一个 struct sigaction 结构体，用于设置新的信号处理行为。
oldact：如果非空，则用于保存之前的信号处理行为，方便之后恢复。

返回值 ：成功时返回 0，失败时返回 -1 并设置 errno 以指示错误

🏗️ 核心数据结构：struct sigaction

这是 sigaction 的核心，其定义大致如下：

复制代码

struct sigaction {
void (\*sa_handler)(int); // 简单的信号处理函数指针
void (\*sa_sigaction)(int, siginfo_t \*, void \*); // 可接收额外信息的处理函数
sigset_t sa_mask; // 处理函数执行时要额外阻塞的信号集
int sa_flags; // 用于修改信号行为的标志位
void (\*sa_restorer)(void); // 已废弃，仅供内部使用，无需关注
};

**void (*sa_handler)(int);**这个就是我们在signal中的hander函数。

三.sigset_t

sigset_t 是一个信号集类型，用于表示多个信号的集合。

头文件：

复制代码

#include <signal.h>

五个核心函数

函数	功能	相当于位操作
`sigemptyset()`	清空信号集（全部置0）	`set = 0`
`sigfillset()`	填满信号集（全部置1）	`set = ~0`
`sigaddset()`	添加一个信号（置1）	`set
`sigdelset()`	删除一个信号（置0）	`set &= ~(1 << sig)`
`sigismember()`	测试信号是否存在（读位）	`(set >> sig) & 1`

1.`sigprocmask():修改block表`

sigprocmask() 是一个系统调用 ，用于读取或修改进程的信号屏蔽字 ，决定哪些信号被阻塞（暂时不递送）。设置或获取进程的"信号黑名单"，被屏蔽的信号暂时不会被进程处理。

复制代码

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

第一个参数：how（操作方式）

how 值	含义	公式
`SIG_BLOCK`	将 `set` 中的信号添加到当前屏蔽字	`mask = mask
`SIG_UNBLOCK`	将 `set` 中的信号从当前屏蔽字移除	`mask = mask & ~set`
`SIG_SETMASK`	将当前屏蔽字设置为 `set`	`mask = set`

第二个参数：set（新屏蔽集）

指向要设置的信号集
可以为 NULL（此时 how 被忽略，用于仅查询）

第三个参数：oldset（旧屏蔽集）

用于保存修改前的信号屏蔽字
可以为 NULL（不保存旧值）

返回值

返回值	含义
0	成功
-1	失败，并设置 `errno`

错误码

errno	含义
`EINVAL`	`how` 参数无效
`EFAULT`	`set` 或 `oldset` 指针无效

每个进程都有一个信号屏蔽字 ，是一个信号集，表示当前被阻塞的信号：

复制代码

sigset_t pending;  // 被阻塞的信号会进入"待处理"状态

重要规则：

被屏蔽的信号不会丢失 ，只是暂时不递送
当解除屏蔽后，信号会被递送
SIGKILL 和 SIGSTOP 不能被屏蔽

2.sigpending():pending表

sigpending() 是一个系统调用 ，用于获取进程当前被阻塞（挂起）的待处理信号。

查看哪些信号被阻塞了但还没有被处理（即已经到达但因为被屏蔽而排队等待的信号）。

复制代码

#include \<signal.h\>

复制代码

int sigpending(sigset_t \*set);

参数	含义
`set`	指向 `sigset_t` 的指针，用于返回当前待处理的信号集

返回值	含义
0	成功
-1	失败，并设置 `errno`

注意：在 Linux 中，sigpending() 总是成功（返回 0），但为了可移植性，仍应检查返回值。

复制代码

信号生命周期：
           
发送信号 → 是否被屏蔽？
              ↓           ↓
             否          是
              ↓           ↓
          立即递送   进入"待处理"队列
          给进程处理   (pending状态)
                        ↓
                   解除屏蔽后
                        ↓
                     立即递送

关键点：

待处理信号：已经发送给进程，但因为被屏蔽，暂时无法递送
每个信号在待处理队列中只有一个（重复发送不会排队多次）
解除屏蔽后，待处理信号会立即被递送

深入解析Linux信号处理机制

一.信号

二.所需要学习的函数

1.sgnal

2.kill

3.raise

4.abord

5.alarm

6.pause

7.sigaction

三.sigset_t

1.sigprocmask():修改block表

2.sigpending():pending表

1.`sigprocmask():修改block表`