信号（signal）是一种用于进程间通信的机制，用来通知进程某些事件的发生。信号可以由操作系统、其他进程或者进程自身产生。信号提供了一种异步事件处理方式，使进程可以在事件发生时执行预定义的处理函数（信号处理程序），或采取默认动作。
进程A给进程B发送信号，进程B收到信号之前执行自己的代码，收到信号后，不管执行到程序的什么位置，都要暂停运行，去处理信号，处理完毕后再继续执行。与硬件中断类似——异步模式。但信号是软件层面上实现的中断，早期常被称为“软中断”。每个进程收到的所有信号，都是由内核负责发送的。
1.信号的生命周期
- 产生信号：信号由某个事件触发，如用户输入、硬件异常、系统调用等。
- 传递信号：信号传递给目标进程，操作系统会将信号添加到目标进程的信号队列中。
- 处理信号：目标进程处理信号。处理方式可以是默认处理、忽略信号或捕获信号并执行用户定义的处理函数。
2.信号的处理方式
进程可以对信号采取以下三种处理方式：
- 忽略信号：进程不处理该信号，继续执行。
- 捕获信号：进程定义信号处理函数，在信号发生时执行特定操作。
- 默认处理：执行系统默认的信号处理方式。
3.信号相关函数
3.1设置信号处理
3.1.1signal()
signal() 函数用于设置信号处理程序。它能够指定当进程接收到特定信号时要执行的处理程序。
函数原型：
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
参数说明：
signum：要捕获的信号编号，例如 SIGINT，SIGTERM 等。
handler：信号处理函数的指针，可以是以下三种之一：
指向函数的指针：指定的信号处理函数将在信号发生时执行。
SIG_IGN：忽略信号。
SIG_DFL：执行信号的默认动作。
返回值：
成功：返回之前的信号处理程序的指针。
失败：返回 SIG_ERR，并设置 errno。示例代码：
以下是一个使用 signal() 函数设置 SIGINT 信号处理程序的示例代码。SIGINT 信号通常由用户按下 Ctrl+C 触发。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>// 信号处理函数
void handle_sigint(int sig) {printf("Caught signal %d (SIGINT). Exiting gracefully...\n", sig);exit(0);
}int main() {// 设置SIGINT的信号处理程序if (signal(SIGINT, handle_sigint) == SIG_ERR) {perror("signal");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Press Ctrl+C to send SIGINT signal...\n");// 无限循环，等待信号while (1) {printf("Running...\n");sleep(1);}return 0;
}
3.1.2sigaction()
sigaction 是一个用于设置信号处理程序的函数，提供了比 signal 更灵活和强大的功能。它可以设置特定的信号处理程序，并且可以在信号处理程序执行时控制阻塞哪些信号。
函数原型：
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
参数说明
signum: 要捕获的信号编号，例如 SIGINT, SIGTERM 等。
act: 指向 struct sigaction 结构体的指针，该结构体指定了新的信号处理程序和相关设置。
oldact: 指向 struct sigaction 结构体的指针，用于保存之前的信号处理程序和相关设置（可以为 NULL）。
struct sigaction 结构体
struct sigaction {void (*sa_handler)(int); // 信号处理函数指针void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); // 用于接收更多信号信息的信号处理函数指针sigset_t sa_mask; // 在信号处理程序执行期间要阻塞的信号集int sa_flags; // 控制信号行为的标志void (*sa_restorer)(void); // 已弃用，通常设为 NULL
};
常用标志位 (sa_flags)
SA_RESTART: 使被信号中断的系统调用自动重启。
SA_NOCLDSTOP: 防止子进程停止或继续时发送 SIGCHLD 信号。
SA_RESETHAND: 处理完信号后恢复为默认处理方式。
SA_SIGINFO: 使用 sa_sigaction 代替 sa_handler，以获取更多信号信息。使用方法
-
定义信号处理函数：
sa_handler用于基本的信号处理。sa_sigaction用于需要获取更多信号信息的处理。
-
初始化
struct sigaction结构体：- 设置
sa_handler或sa_sigaction。 - 设置
sa_mask来阻塞在信号处理程序执行期间需要阻塞的信号。 - 设置
sa_flags以控制信号处理的行为。
- 设置
-
调用
sigaction函数：- 使用
sigaction来设置信号处理程序。
- 使用
示例代码
以下是一个使用 sigaction 函数设置 SIGINT 信号处理程序的示例代码。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>// 信号处理函数，处理 SIGINT 信号
void handle_sigint(int sig) {printf("Caught signal %d (SIGINT). Exiting gracefully...\n", sig);exit(0);
}int main() {struct sigaction sa;// 设置信号处理函数sa.sa_handler = handle_sigint;sa.sa_flags = SA_RESTART; // 确保被信号中断的系统调用自动重启sigemptyset(&sa.sa_mask); // 初始化信号集为空// 使用 sigaction 设置 SIGINT 信号处理程序if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {perror("sigaction");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Press Ctrl+C to send SIGINT signal...\n");// 无限循环，等待信号while (1) {printf("Running...\n");sleep(1);}return 0;
}
3.2发送信号
3.2.1kill()
kill() 函数用于向指定进程或进程组发送信号。它不仅可以用来终止进程，还可以发送其他信号来控制进程的行为。
函数原型：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
参数说明
pid: 指定接收信号的进程或进程组。
pid > 0：信号发送到进程 ID 为 pid 的进程。
pid == 0：信号发送到与发送进程属于同一进程组的所有进程。
pid < -1：信号发送到进程组 ID 为 -pid 的所有进程。
pid == -1：信号发送到发送进程有权限发送信号的所有进程。
sig: 要发送的信号编号，例如 SIGTERM，SIGKILL，SIGINT 等。
返回值
成功：返回 0。
失败：返回 -1，并设置 errno。示例代码
以下是一个示例代码，展示了如何使用 kill() 函数发送信号来终止子进程。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid == -1) {perror("fork");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid == 0) { // 子进程printf("Child process PID: %d\n", getpid());// 无限循环，等待信号while (1) {printf("Child running...\n");sleep(2);}} else { // 父进程sleep(5); // 父进程等待一段时间printf("Sending SIGTERM to child process\n");// 使用 kill 函数发送 SIGTERM 信号给子进程if (kill(pid, SIGTERM) == -1) {perror("kill");exit(EXIT_FAILURE);}// 等待子进程结束int status;waitpid(pid, &status, 0);// 检查子进程的终止状态if (WIFEXITED(status)) {printf("Child exited with status %d\n", WEXITSTATUS(status));} else if (WIFSIGNALED(status)) {printf("Child killed by signal %d\n", WTERMSIG(status));} else if (WIFSTOPPED(status)) {printf("Child stopped by signal %d\n", WSTOPSIG(status));} else {printf("Child terminated abnormally\n");}}return 0;
}
3.2.2raise()
raise() 函数用于向调用进程自身发送信号。
函数原型：
#include <signal.h>
int raise(int sig);
参数说明
sig: 要发送的信号编号，例如 SIGTERM, SIGKILL, SIGINT 等。
返回值
成功：返回 0。
失败：返回非零值，并设置 errno。示例代码
以下是一个使用 raise() 函数发送 SIGINT 信号的示例代码。SIGINT 信号通常由用户按下 Ctrl+C 触发，但在这里我们通过 raise() 函数手动发送。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>// 信号处理函数，处理 SIGINT 信号
void handle_sigint(int sig) {printf("Caught signal %d (SIGINT). Exiting gracefully...\n", sig);exit(0);
}int main() {// 设置 SIGINT 的信号处理程序if (signal(SIGINT, handle_sigint) == SIG_ERR) {perror("signal");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Press Enter to raise SIGINT signal...\n");getchar(); // 等待用户按下 Enter 键// 使用 raise 函数发送 SIGINT 信号给自身printf("Raising SIGINT signal...\n");if (raise(SIGINT) != 0) {perror("raise");exit(EXIT_FAILURE);}// 无限循环，等待信号while (1) {printf("Running...\n");sleep(1);}return 0;
}
