Linux信号与进程间通信学习笔记

一、信号 signal

信号是内核和应用程序之间通信的机制，属于异步通知。进程收到信号，可以选择：默认处理、忽略信号、捕捉信号自定义回调函数。

常见信号速查表

信号	编号	触发来源	说明
SIGINT	2	Ctrl + c	终端中断，终止程序
SIGQUIT	3	Ctrl + \	退出程序，会生成core转储文件
SIGKILL	9	kill -9	强制杀死进程，不能捕捉、不能忽略
SIGSEGV	11	程序异常	段错误，访问非法内存
SIGPIPE	13	管道	管道破裂，向没有读端的管道写数据
SIGALRM	14	alarm函数	定时时间到产生闹钟信号
SIGCHLD	17	子进程	子进程退出，通知父进程
SIGCONT	18	系统	恢复被暂停的进程继续运行
SIGSTOP	19	Ctrl+z	暂停进程，不能捕捉、不能忽略

⚠ 重点考点：9号SIGKILL、19号SIGSTOP，无法被捕捉、无法被忽略。

信号处理函数 signal

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

• 参数1 signum：信号编号
• 参数2 handler 三种选择：
  1. SIG_IGN：忽略该信号
  2. SIG_DFL：系统默认处理方式
  3. 自定义函数指针：捕捉信号，执行回调函数
• 返回值：成功返回上一次注册的处理函数；失败返回 SIG_ERR

配套工具函数

1. pause()

int pause(void);

功能：让进程睡眠阻塞，直到收到信号被唤醒。

2. alarm()闹钟

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

seconds秒之后，内核给当前进程发送SIGALRM闹钟信号。

---

二、进程间通信 IPC

Linux常见IPC方式：

1. 管道（无名管道、有名管道FIFO）
2. 信号
3. 消息队列
4. 共享内存
5. 信号量

1. 无名管道 pipe

无名管道：只适用于有亲缘关系进程通信（父子进程），内核开辟缓冲区，没有实体磁盘文件。

int pipe(int pipefd[2]);

• pipefd[0]：管道读文件描述符
• pipefd[1]：管道写文件描述符
• 返回：成功返回0；失败返回-1

管道行为特性（考试高频）

1. 管道有写端

   • 缓冲区有数据：read直接读出数据
   • 缓冲区无数据：read阻塞等待，直到写入数据

2. 管道没有写端（全部写端close）

   • 缓冲区有数据：正常读完
   • 缓冲区为空：read返回0，结束，不阻塞

3. 管道有读端

   • 管道没写满，write直接写入
   • 管道写满，write阻塞，等待读端取走数据

4. 管道没有读端（全部读端close）

   • 调用write写数据 → 产生SIGPIPE管道破裂信号，进程直接退出。

无名管道单向通信；父子进程各保留一端，关闭不需要的fd。

2. 有名管道 FIFO mkfifo

有名管道：无亲缘关系进程之间也可以通信，磁盘上存在管道文件，但是数据仍然存放内核缓冲区，磁盘文件只起标识作用。

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

• pathname：管道文件路径
• mode：文件权限
• 返回：成功0，失败-1

特性：open打开FIFO的时候，读端、写端必须同时到位，否则阻塞等待对端打开 。

只有读打开，没有写打开：读端阻塞；只有写打开没有读打开：写端阻塞。

三、无名管道 vs 有名管道对比

	无名管道 pipe	有名管道 FIFO
通信进程	仅限亲缘进程（父子）	任意进程，无关进程也可以
磁盘文件	无实体文件	磁盘存在fifo特殊文件
创建方式	pipe()	mkfifo()
open打开	不需要open，直接pipe拿到fd	需要open打开管道文件
打开阻塞	不会出现open阻塞	单独打开读或者写会阻塞

四、信号与管道易错考点总结

1. SIGKILL(9)、SIGSTOP(19)，不能捕捉、不能忽略。
2. Ctrl+C → SIGINT；Ctrl+\ → SIGQUIT；Ctrl+Z → SIGTSTP。
3. 管道没有读端，write产生SIGPIPE信号，程序崩溃。
4. 无名管道只能父子进程；FIFO有名管道任意进程。
5. FIFO打开必须读写两端同时存在，否则open阻塞。
6. SIGCHLD：子进程退出通知父进程，用来处理僵尸进程。

---

编译提示

信号程序普通gcc编译；管道代码同样直接gcc编译，不需要额外库。