Linux 信号（一）：初步认识信号

Mortalbreeze2026-06-25 23:30

1. 生活角度的信号

当你正在看电视的时候，手机铃声突然响了。这就说明有一个事件发生，你收到了一个通知。（信号产生）

即使电话还没响之前，你也知道如何接电话，以及接电话后该怎么办。例如：接听电话、挂断电话、静音不管。也就是说，处理方式在电话来之前就已经确定好了。（预定义处理动作）

电话打进来的事件是不确定的，你无法预测别人什么时候给你打电话。对你而言，这是一个异步事件。（异步机制）

电话响起时，你可能正在做更重要的事件。例如：开会、打游戏等。因此你不会立刻接电话，而是先让电话继续响着。（在合适的时间处理）

从电话响起到你真正接听电话之间，存在一个时间窗口。在这段时间里：电话已经来了；你知道有人给你打电话；但你还没处理。本质是就是：你记录了一个待处理事件。（信号保存）

当你有空之后，开始处理这个电话。常见的处理方式有：1.接听电话（默认处理）2.直接挂断（忽略处理）3.根据来点人采取不同处理方式（自定义捕捉）（信号处理）

基本结论

手机来电 Linux信号
电话打进来 信号产生
未接电话记录 信号保存
接电话 信号处理
不知道什么时候来电 异步事件
接听/挂断/特殊处理 不同信号处理方式

补充：

  1. 进程为什么能识别信号？

Linux 预先定义了信号编号，内核和进程共同遵守这套规则，因此进程能够识别不同信号所表示的含义。

  1. 进程为什么能知道处理对应的信号方法？

Linux 预先定义了每种信号对应的默认处理方式，同时进程也可以注册自己的处理函数，因此信号到来后能够按照预先设定好的方式进行处理。

  1. 信号产生后，不一定会被立即处理，而是在满足特定条件时由进程处理。

  2. 同步和异步

同步：某个事件什么时候发生，由当前执行流程主动决定。

异步：某个事件什么时候发生，不由当前执行流程决定，而是由外部决定。

信号异步的原因：进程正在执行自己的逻辑，突然就会收到信号。对于进程而言，信号什么时候到来是无法提前预测的，因此信号本质是一种异步事件通知机制。

理解了信号的异步通知特性之后，接下来我们先认识 Linux 中的信号。

2 Linux 中的信号

2.1 信号的基本概念

信号是 Linux 为进程提供的一种异步事件通知机制，用于告知进程某个特定事件已经发生。
当特定事件发生时，内核会向目标进程发送对应信号，进程收到信号后再按照预先设定好的方式进行处理。

进一步解释：

信号本质是一种软件层面的中断机制。与硬件中断通知 CPU 某个事件发生类似，信号用于通知进程某个软件事件已经发生。

信号的基本特征

  1. 信号是一种通知机制

信号只负责通知事件发生，不负责传递大量数据

  1. 信号是异步的

进程无法提前预测信号何时到来，信号的产生往往由外部事件决定。

  1. 信号由内核发送

当特定事件发生时，内核会为目标进程产生并发送对应信号。

  1. 信号具有预定义含义

每种信号都对应一种特定事件。

  1. 信号处理方式提前确定

默认处理 忽略 自定义捕捉

在了解信号的基本概念后，接下来先看看 Linux 为我们定义了哪些信号。

2.2 查看信号

Linux 为每种信号都分配了唯一编号和名称，可以通过kill -l查看系统支持的信号列表。

这些信号的名称和编号在 signal.h 头文件中进行了定义。

cpp 复制代码 
/* Signals.  */
#define	SIGHUP		1	/* Hangup (POSIX).  */
#define	SIGINT		2	/* Interrupt (ANSI).  */
#define	SIGQUIT		3	/* Quit (POSIX).  */
#define	SIGILL		4	/* Illegal instruction (ANSI).  */
#define	SIGTRAP		5	/* Trace trap (POSIX).  */
#define	SIGABRT		6	/* Abort (ANSI).  */
#define	SIGIOT		6	/* IOT trap (4.2 BSD).  */
#define	SIGBUS		7	/* BUS error (4.2 BSD).  */
#define	SIGFPE		8	/* Floating-point exception (ANSI).  */
#define	SIGKILL		9	/* Kill, unblockable (POSIX).  */
#define	SIGUSR1		10	/* User-defined signal 1 (POSIX).  */
#define	SIGSEGV		11	/* Segmentation violation (ANSI).  */
#define	SIGUSR2		12	/* User-defined signal 2 (POSIX).  */
#define	SIGPIPE		13	/* Broken pipe (POSIX).  */
#define	SIGALRM		14	/* Alarm clock (POSIX).  */
#define	SIGTERM		15	/* Termination (ANSI).  */
#define	SIGSTKFLT	16	/* Stack fault.  */
#define	SIGCLD		SIGCHLD	/* Same as SIGCHLD (System V).  */
#define	SIGCHLD		17	/* Child status has changed (POSIX).  */
#define	SIGCONT		18	/* Continue (POSIX).  */
#define	SIGSTOP		19	/* Stop, unblockable (POSIX).  */
#define	SIGTSTP		20	/* Keyboard stop (POSIX).  */
#define	SIGTTIN		21	/* Background read from tty (POSIX).  */
#define	SIGTTOU		22	/* Background write to tty (POSIX).  */
#define	SIGURG		23	/* Urgent condition on socket (4.2 BSD).  */
#define	SIGXCPU		24	/* CPU limit exceeded (4.2 BSD).  */
#define	SIGXFSZ		25	/* File size limit exceeded (4.2 BSD).  */
#define	SIGVTALRM	26	/* Virtual alarm clock (4.2 BSD).  */
#define	SIGPROF		27	/* Profiling alarm clock (4.2 BSD).  */
#define	SIGWINCH	28	/* Window size change (4.3 BSD, Sun).  */
#define	SIGPOLL		SIGIO	/* Pollable event occurred (System V).  */
#define	SIGIO		29	/* I/O now possible (4.2 BSD).  */
#define	SIGPWR		30	/* Power failure restart (System V).  */
#define SIGSYS		31	/* Bad system call.  */

编号34以上的是实时信号，本文只讨论编号 1 ~ 31 的普通信号，不讨论实时信号。

通过 man 7 signal 可以查看信号的产生条件以及信号的默认处理动作。

Action 列表示信号的默认处理方式：

Term：终止进程

Core：终止进程并生成 Core 文件

Stop：暂停进程

Cont：继续运行进程

Ign ：忽略信号

虽然 Linux 定义了很多信号，

但目前不需要全部记住。

先通过一个简单例子观察信号的产生与处理过程。

2.3 一个样例

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <unistd.h>

int main()
{
    while(1)
    {
        std::cout << "I am process, I am waiting signal!" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

用户输入命令，在Shell下启动一个前台进程。

用户按下 Ctrl + C ，键盘发生硬件中断，被 OS 获取并解释成信号，发送给前台进程。

前台进程收到信号，进行信号处理引起进程退出。

2.4 一个系统调用函数

cpp 复制代码 
NAME
       signal - ANSI C signal handling

SYNOPSIS
       #include <signal.h>

       typedef void (*sighandler_t)(int);

       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
参数说明：
signum：信号编号
handler：函数指针，表示更改进程对信号的处理动作，当收到对应的信号，就执行 handler 方法

函数功能：更改进程对指定信号的处理动作，使其不调用默认处理，而是调用用户自己写的处理方法（自定义捕捉）

上面的样例，Ctrl + C 的本质是向前台进程发送 SIGINT 信号，即 2 号信号。

验证过程

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sighander(int signum)
{
    std::cout << "我是: " << getpid() << ", 我获得了一个信号: " << signum <<std::endl;
}

int main()
{
    signal(SIGINT,sighander);
    std::cout << "我是进程: " << getpid() << std::endl;
    while(1)
    {
        std::cout << "I am process, I am waiting signal!" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

现象：在键盘中输入 Crtl + C ，只能向前台进程发送信号，不能使其退出了。

原因：用户对 2 号信号进行了捕捉，更改了它的默认处理动作，使得处理方式由用户来确定。

退出方式：1. kill -9 进程pid -> 向目标进程发送 9 号信号 2. Ctrl + \ 向前台进程发送 3 号信号

补充：

  1. signal 函数只是设置了特定信号的处理方式，并不是直接调用处理方式。如果后续特定信号没有产生或者产生但被阻塞，设置的自定义捕捉函数不会被调用。

  2. 对于很多信号的默认处理方式都是终止当前进程，终止的方式有两种：Term 和 Core

  3. 前台进程：占用终端输入进程，能接收键盘输入（Ctrl + C、Ctrl + \ 、Ctrl + Z），一个终端同一时刻只能有一个前台进程。

cpp 复制代码 
./test

后台进程：不占用终端输入，在后台运行的进程。

后台进程分为两类：

（一） 作业式后台进程（终端关联后台进程）

cpp 复制代码 
./test &

进程可以在前台和后台之间进行切换。例如：当我们在命令行运行一个进程时，Shell 会阻塞变成后台进程，直到进程结束，才变为前台进程。

常用命令：

jobs：查看当前终端所有后台作业

fg %作业号：将后台进程拉回前台

bg %作业号：把暂停的前台进程放入后台继续运行

Ctrl + Z：向前台进程发送SIGTSTP(20) 信号，默认处理动作：暂停前台进程。

（二） 守护进程（完全脱离终端的后台进程）---- 网络部分说明

  1. SIGKILL（9） 和 SIGSTOP（19）信号不可捕捉、不可忽略、不可阻塞

2.5 信号处理

自定义捕捉

cpp 复制代码 
​
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sighander(int signum)
{
    std::cout << "我是: " << getpid() << ", 我获得了一个信号: " << signum <<std::endl;
}

int main()
{
    signal(SIGINT,sighander);
    std::cout << "我是进程: " << getpid() << std::endl;
    while(1)
    {
        std::cout << "I am process, I am waiting signal!" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

​

默认处理

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sighander(int signum)
{
    std::cout << "我是: " << getpid() << ", 我获得了一个信号: " << signum <<std::endl;
}

int main()
{
    signal(SIGINT, SIG_DFL);
    std::cout << "我是进程: " << getpid() << std::endl;
    while(1)
    {
        std::cout << "I am process, I am waiting signal!" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

忽略

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

void sighander(int signum)
{
    std::cout << "我是: " << getpid() << ", 我获得了一个信号: " << signum <<std::endl;
}

int main()
{
    signal(SIGINT, SIG_IGN);
    std::cout << "我是进程: " << getpid() << std::endl;
    while(1)
    {
        std::cout << "I am process, I am waiting signal!" << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}
cpp 复制代码 
#define SIG_DFL ((__sighandler_t) 0) /* Default action. */
#define SIG_IGN ((__sighandler_t) 1) /* Ignore signal. */
/* Type of a signal handler. */
typedef void (*__sighandler_t) (int);
// 其实SIG_DFL和SIG_IGN就是把0,1强转为函数指针类型
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