信号处理：signal/sigaction，信号集，可重入函数

信号处理这个话题，说实话，很多C语言开发者写了三五年代码都不一定真正搞明白。我早年做嵌入式Linux驱动时，就被信号坑过——一个异步信号进来，全局变量被改得乱七八糟，查了两天才定位到问题。从那以后，我对信号处理就格外谨慎了。

信号本质上是一种软件中断。它告诉进程：嘿，有事情发生了！可能是用户按了Ctrl+C，可能是子进程退出了，也可能是定时器到期了。处理信号的方式，直接决定了你的程序是否健壮。

signal vs sigaction：老接口与新接口

先说说最基础的 signal()。这个函数很简单，注册一个信号处理函数就行：

#include <signal.h>

void handler(int sig) {
    printf("收到信号 %d\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);  // 注册Ctrl+C处理
    while(1);
    return 0;
}

看起来挺简单对吧？但问题来了——signal() 的行为在不同Unix系统上不一致。有些系统在处理完信号后会重置为默认行为，有些不会。这就导致了一个经典的竞态条件：

sigaction() 是POSIX标准推荐的接口。它更强大，也更可控：

#include <signal.h>

void handler(int sig, siginfo_t *info, void *context) {
    printf("信号 %d 来自进程 %d\n", sig, info->si_pid);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_sigaction = handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;  // 获取额外信息

    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
    while(1);
    return 0;
}

看到区别了吗？sigaction 可以获取信号的来源、发送者的PID、用户态时间等详细信息。我个人习惯，只要项目不是玩具代码，一律用 sigaction。

信号集：管理多个信号的利器

信号集说白了就是一个位图，每个bit代表一个信号。你想想看，如果程序要同时屏蔽十几个信号，总不能一个个去设置吧？

信号集的操作有标准API：

sigset_t set;

sigemptyset(&set);      // 清空所有信号
sigfillset(&set);       // 设置所有信号
sigaddset(&set, SIGINT); // 添加SIGINT
sigdelset(&set, SIGINT); // 删除SIGINT
sigismember(&set, SIGINT); // 检查是否包含

实际项目中，信号集最常用的场景是：在处理某个信号时，临时屏蔽其他信号。比如：

struct sigaction sa;
sigset_t block_mask;

sigemptyset(&block_mask);
sigaddset(&block_mask, SIGTERM);
sigaddset(&block_mask, SIGHUP);

sa.sa_mask = block_mask;  // 处理SIGINT时，自动屏蔽SIGTERM和SIGHUP
sa.sa_handler = my_handler;
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

嗯，这里要注意：sa_mask 是在处理当前信号期间临时屏蔽的信号集。处理完当前信号后，这些屏蔽会自动解除。这个机制能有效防止信号嵌套导致的混乱。

可重入函数：信号处理中的雷区

这是信号处理里最容易被忽视的问题。什么叫可重入？说白了，就是一个函数在被中断后，再次进入执行，不会出问题。

我举个例子：

int global_flag = 0;

void handler(int sig) {
    global_flag = 1;  // 危险！可能正在被主程序修改
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);
    while(1) {
        if (global_flag) {
            // 处理逻辑
            global_flag = 0;
        }
    }
}

这段代码有什么问题？如果主程序刚检查完 global_flag == 1，还没来得及处理，信号又来了，处理函数又把 global_flag 改成1。等回到主程序时，逻辑就乱了。

POSIX标准明确列出了可重入函数列表。我建议你把这个列表记在脑子里：read()、write()、open()、close()、sigaction() 等是安全的。而 malloc()、free()、printf()、fprintf() 这些，千万别在信号处理函数里用。

知识体系总览

下面这张图，把信号处理的几个核心概念串起来了：

避坑指南：我踩过的几个雷

做嵌入式这些年，信号处理相关的bug我见过不少。挑几个典型的说说：

• 信号处理函数里调用printf——printf内部用了锁，信号中断时可能死锁。我曾经在调试时加了个printf，结果程序随机崩溃，查了两天。
• 忽略SIGCHLD信号——子进程退出后变成僵尸进程。我建议所有创建子进程的程序，都注册SIGCHLD处理函数，调用waitpid回收。
• 信号屏蔽字没处理好——多线程环境下，每个线程有自己的信号屏蔽字。主线程屏蔽了SIGINT，子线程却收到了。这个坑我印象很深。

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