Linux 信号机制是操作系统为进程提供的异步通信方式，它允许内核或一个进程向另一个进程发送通知，告知其发生了特定事件。signal 函数作为 Linux 信号处理的基础接口，为开发者提供了简洁的信号捕获与处理能力，本文将详细介绍 signal 函数的原理、使用方法及注意事项，帮助读者深入理解 Linux 信号处理机制。
signal 函数的基本概念
signal 函数是 POSIX 标准中定义的信号处理函数，主要用于设置进程对特定信号的处理方式,其函数原型如下：
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);
该函数接受两个参数：signum 是要处理的信号编号，handler 是指向信号处理函数的指针，返回值是指向该信号之前处理函数的指针，若出错则返回 SIG_ERR，Linux 中常见的信号包括 SIGINT（终端中断）、SIGQUIT（终端退出）、SIGTERM（终止进程）等,这些信号通常由用户操作或系统事件触发。
signal 函数的三种处理方式
signal 函数允许进程对信号采用三种处理方式，具体通过 handler 参数指定：
- SIG_DFL：默认处理方式，每个信号在系统初始化时都有默认行为，如
SIGTERM会终止进程，SIGSTOP会暂停进程。 - SIG_IGN：忽略信号，采用此方式后，信号将被系统直接丢弃,不会触发任何操作。
- 自定义处理函数：开发者可定义一个函数，当信号发生时，内核会调用该函数执行自定义逻辑，处理函数必须符合
void func(int)的签名,参数为接收到的信号编号。
下表总结了三种处理方式的特点及应用场景：
| 处理方式 | 功能描述 | 适用场景示例 |
|---|---|---|
| SIG_DFL | 恢复系统默认信号处理行为 | 需要进程按标准方式响应信号时 |
| SIG_IGN | 完全忽略信号 | 忽略终端发送的 SIGINT 中断信号 |
| 自定义处理函数 | 执行用户定义的信号处理逻辑 | 捕获 SIGUSR1 信号执行资源清理 |
signal 函数的使用示例
以下代码演示了如何使用 signal 函数捕获 SIGINT 信号（由用户按下 Ctrl+C 触发）,并自定义处理逻辑：
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void handle_sigint(int signum) {
printf("\n捕获到 SIGINT 信号，信号编号: %d\n", signum);
printf("程序即将退出...\n");
_exit(0);
}
int main() {
// 注册 SIGINT 信号的处理函数
if (signal(SIGINT, handle_sigint) == SIG_ERR) {
perror("signal 注册失败");
return 1;
}
printf("程序运行中，按下 Ctrl+C 测试信号处理...\n");
while (1) {
sleep(1); // 模拟主循环
}
return 0;
}
编译并运行上述程序后，当用户按下 Ctrl+C 时，程序不会立即退出，而是输出自定义信息后安全终止,这展示了信号处理函数对程序流程的干预能力。
signal 函数的注意事项
尽管 signal 函数接口简单,但在实际使用中需注意以下关键问题：
-
信号的可重入性：信号处理函数应避免使用非可重入函数（如
printf、malloc等），因为信号可能在任意时刻中断主程序，导致数据竞争或程序崩溃，推荐使用write、_exit等异步信号安全函数。 -
信号的阻塞与排队：Linux 默认不排队相同信号，若信号处理函数执行期间多次触发同一信号，可能只会被处理一次，若需处理多个信号，可使用
sigaction函数设置SA_NODEFER标志。 -
全局变量的原子访问：在信号处理函数中访问全局变量时，需确保操作是原子的，对于多字节变量（如
int），建议使用volatile sig_atomic_t类型修饰,避免编译器优化导致的不一致。
-
signal 函数的局限性：早期
signal函数的实现存在差异，不同系统可能行为不一致，推荐使用sigaction函数替代，它提供了更丰富的功能（如信号掩码设置、标志位控制等）。
signal 函数的替代方案：sigaction
为解决 signal 函数的可移植性问题，POSIX 标准引入了 sigaction 函数，它允许更精细地控制信号处理行为，例如设置信号掩字、指定 SA_RESTART 标志自动重启被中断的系统调用等，以下是 sigaction 的基本使用流程：
struct sigaction sa; sa.sa_handler = handle_sigint; sigemptyset(&sa.sa_mask); sa.sa_flags = SA_RESTART; // 自动重启被中断的调用 sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
相比 signal 函数，sigaction 提供了更强的可控性和更好的可移植性,适用于复杂的信号处理场景。
signal 函数作为 Linux 信号处理的入门接口，为开发者提供了简单的信号捕获能力，通过合理设置信号处理方式，可以实现程序的优雅退出、异常处理等功能，在实际开发中，需注意信号的可重入性、阻塞与排队等问题，并在复杂场景下优先选择 sigaction 函数，深入理解信号机制不仅能提升程序的健壮性，还能为后续学习高级 IPC（进程间通信）技术奠定基础。
