Linux进程信号深度解析（信号保存与处理技巧）

2. 信号的产生与常见信号

信号可以通过多种方式产生：键盘输入（如Ctrl+C产生SIGINT）、硬件异常（如段错误产生SIGSEGV）、软件条件（如alarm定时器到期产生SIGALRM）、以及使用kill命令或系统调用（kill()、raise()）显式发送。常见的信号包括：

• SIGINT (2): 中断信号，通常由Ctrl+C产生。
• SIGTERM (15): 终止信号，kill命令默认发送。
• SIGKILL (9): 强制终止，不能被捕获或忽略。
• SIGSEGV (11): 段错误，非法内存访问。

3. 信号的保存（阻塞信号）

进程可以决定暂时阻塞某些信号，使其不会立即递达，但信号仍然处于挂起（pending）状态。这是通过信号阻塞机制实现的。每个进程维护两个位向量：阻塞信号集（block set）和未决信号集（pending set）。当信号被阻塞时，它不会递达，直到解除阻塞。

操作阻塞信号集的关键函数：

sigset_t newset, oldset;sigemptyset(&newset);sigaddset(&newset, SIGINT);sigprocmask(SIG_BLOCK, &newset, &oldset);  // 阻塞SIGINTsigpending(&pending);  // 获取当前未决信号

通过sigprocmask可以动态修改进程的阻塞信号集，而sigpending可以查看当前有哪些信号被阻塞但尚未处理。

4. 信号的处理：捕获与忽略

信号的处理方式有三种：默认处理（SIG_DFL）、忽略处理（SIG_IGN）和自定义处理函数。传统的signal()函数可以安装信号处理函数，但它的行为在不同UNIX变体间有差异，推荐使用sigaction函数，它提供更清晰的控制和可移植性。

struct sigaction act, oldact;act.sa_handler = my_handler;  // 自定义函数sigemptyset(&act.sa_mask);     // 在处理函数执行期间阻塞的信号集act.sa_flags = 0;sigaction(SIGINT, &act, &oldact);

sigaction函数允许我们指定在处理信号期间额外阻塞的信号集，以及设置标志（如SA_RESTART自动重启被中断的系统调用）。它是实现可靠信号处理的首选。

5. 信号的捕捉过程

当信号递达时，进程正在执行用户态代码，然后被中断进入内核态。内核处理完信号后，在返回用户态之前检查是否有信号需要处理。如果有，并且进程注册了自定义处理函数，内核会修改用户栈，使得从内核返回后直接执行信号处理函数，处理完毕后再通过特殊的返回方式（如sigreturn）恢复原来的执行上下文。整个过程对用户程序是透明的。

6. 完整示例：阻塞SIGINT并处理

#include #include #include void handler(int sig) {    printf("捕获到信号 %d", sig);}int main() {    sigset_t newset, oldset, pend;    struct sigaction act;        // 设置SIGINT处理函数    act.sa_handler = handler;    sigemptyset(&act.sa_mask);    act.sa_flags = 0;    sigaction(SIGINT, &act, NULL);        // 阻塞SIGINT    sigemptyset(&newset);    sigaddset(&newset, SIGINT);    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newset, &oldset);        printf("SIGINT被阻塞，请在5秒内尝试按Ctrl+C");    sleep(5);        // 检查未决信号    sigpending(&pend);    if (sigismember(&pend, SIGINT))        printf("有挂起的SIGINT信号");        // 解除阻塞，信号会被递达，执行handler    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);    printf("SIGINT已解除阻塞，信号将立即处理");    sleep(2);        return 0;}

这个示例演示了如何阻塞SIGINT，然后检查其挂起状态，最后解除阻塞使其被处理。

7. 注意事项与最佳实践

在信号处理函数中，只能调用异步信号安全的函数（即可重入函数），例如write()，而不能调用printf()、malloc()等。另外，要避免使用signal()，因为它可能在处理期间重置处理函数为默认行为，推荐使用sigaction函数。理解Linux信号机制和进程信号处理的细节对于编写健壮的应用程序至关重要。

8. 总结

本文深入解析了Linux信号机制，从信号的产生、保存（阻塞）到处理，重点介绍了信号阻塞和sigaction函数的使用。掌握这些技巧可以帮助开发者更好地控制进程行为，避免竞态条件和不可预期的中断。希望这篇教程对您有所帮助！