C语言中断处理详解（嵌入式开发与信号机制实战指南）

C语言中的中断类型

在通用操作系统（如 Linux）中，我们通常使用 signal() 或 sigaction() 来处理软件中断（也叫信号）。而在嵌入式系统（如单片机）中，则直接操作寄存器来配置硬件中断。本教程以通用操作系统为例，讲解如何用 C 语言处理常见的信号中断。

实战：用 signal() 处理 Ctrl+C 中断

当用户在终端按下 Ctrl+C 时，系统会向当前进程发送 SIGINT 信号。默认情况下，程序会终止。但我们可以通过注册自己的中断处理函数来改变这一行为。

#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>  // for sleep()// 中断服务例程（ISR）void handle_sigint(int sig) {    printf("\n收到 SIGINT 信号（Ctrl+C）！正在安全退出...\n");    // 可在此处执行清理操作，如关闭文件、释放内存等    exit(0);}int main() {    // 注册中断处理函数    signal(SIGINT, handle_sigint);    printf("程序运行中... 按 Ctrl+C 测试中断处理\n");    // 模拟主程序循环    while (1) {        printf(".");        fflush(stdout);        sleep(1);    }    return 0;}

编译并运行上述代码：

gcc -o interrupt_demo interrupt.c./interrupt_demo

当你按下 Ctrl+C 时，程序不会立即退出，而是打印提示信息后优雅地结束。这正是 C语言信号处理 的典型应用。

更安全的方式：使用 sigaction()

signal() 虽然简单，但在某些系统上行为不一致。推荐使用 sigaction()，它提供了更可靠、可移植的中断处理机制。

#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>void handle_sigint(int sig) {    write(STDOUT_FILENO, "\n安全退出中...\n", 17);    _exit(0);  // 在信号处理函数中避免使用 printf 或 exit()}int main() {    struct sigaction sa;    sa.sa_handler = handle_sigint;    sigemptyset(&sa.sa_mask);    sa.sa_flags = 0;    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {        perror("sigaction");        return 1;    }    printf("使用 sigaction 处理中断... 按 Ctrl+C 测试\n");    while (1) {        write(STDOUT_FILENO, ".", 1);        sleep(1);    }    return 0;}

注意：在中断服务例程中应尽量避免调用非异步信号安全的函数（如 printf、malloc），推荐使用 write() 等安全函数。

嵌入式系统中的硬件中断（简要说明）

在 ARM Cortex-M 或 AVR 单片机等嵌入式平台中，嵌入式系统中断 通常通过以下步骤实现：

1. 使能全局中断（如 __enable_irq()）
2. 配置外设中断源（如设置 GPIO 为中断输入）
3. 编写 ISR 函数并链接到中断向量表

虽然具体代码依赖于芯片厂商提供的库（如 STM32 HAL 库），但核心思想与软件信号处理一致：注册回调函数，等待事件触发。

总结

掌握 C语言中断处理 技术，不仅能让你编写更健壮的命令行工具，还能为深入学习操作系统和嵌入式开发打下坚实基础。记住关键点：

• 中断 = 事件触发 + ISR 执行
• Linux/Unix 下使用 signal 或 sigaction
• ISR 中只做最必要的操作，避免复杂逻辑
• 嵌入式中断需结合硬件手册和厂商 SDK

希望这篇教程能帮助你迈出中断编程的第一步！