信号基础：信号的概念、常见信号与 signal() 函数

信号，说白了就是操作系统给进程发的一种“软中断”。

我刚开始学 Linux 编程时，总觉得信号这东西挺玄乎。后来在嵌入式项目中调试一个串口程序，发现按 Ctrl+C 杀不掉进程，才真正体会到——不懂信号，你连怎么优雅地退出程序都做不到。

今天我们就来聊聊信号的基础知识。包括信号是什么、有哪些常见信号、以及怎么用 signal() 函数去处理它们。

信号是什么？

信号是一种异步事件通知机制。内核或者某个进程，可以向另一个进程发送信号。收到信号的进程，可以选择忽略、执行默认动作、或者调用自定义的处理函数。

你想想看，进程正在跑着，突然收到一个信号，就像你正在写代码，突然有人拍你肩膀——你得决定是继续写、还是回头看一眼、还是直接关机走人。

核心要点：信号是异步的。进程不知道信号什么时候来，只能提前注册好处理函数。

常见信号一览

Linux 系统定义了数十种信号。我挑几个最常用的，也是面试和项目中经常遇到的，给你列出来：

信号名 编号 默认动作 说明
SIGINT 2 终止进程 终端中断，通常由 Ctrl+C 触发
SIGKILL 9 终止进程 强制杀死，不能被捕获或忽略
SIGSEGV 11 终止进程（core dump） 段错误，非法内存访问
SIGTERM 15 终止进程 软件终止信号，可被捕获
SIGUSR1 10 终止进程 用户自定义信号1
SIGCHLD 17 忽略 子进程状态改变时发送给父进程

这里我要特别提一下 SIGKILL 和 SIGSTOP（编号 19）。这两个信号，你没法用 signal() 去捕获或忽略。为什么？因为系统要保证管理员总有办法杀掉一个失控的进程。我曾经在项目里遇到一个死循环的守护进程，普通信号发过去没反应，最后就是靠 kill -9 解决的。

注意：不要试图捕获 SIGKILL 和 SIGSTOP。这是内核的底线，你绕不过去。

signal() 函数的使用

处理信号，最基础的函数就是 signal()。它的原型很简单：

#include <signal.h>

void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

嗯，这个声明看着有点绕。我习惯把它拆开理解：

  • signum：你要处理的信号编号或宏名
  • handler：一个函数指针，指向你的信号处理函数
  • 返回值：之前的信号处理函数指针

说白了，就是告诉内核：“嘿，当这个信号来了，你帮我调用这个函数。”

一个简单的例子

我们写一个程序，捕获 SIGINT（Ctrl+C），然后打印一条消息，而不是直接退出：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void sigint_handler(int sig) {
    printf("\n收到 SIGINT 信号！按 Ctrl+C 也没用，我偏不退出。\n");
}

int main() {
    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, sigint_handler);

    printf("程序运行中... 按 Ctrl+C 试试看。\n");

    // 让程序一直跑着
    while (1) {
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

运行这个程序，你按 Ctrl+C，它不会退出，而是打印一条消息。嗯，这里要注意：printf() 在信号处理函数中其实不是完全安全的，但为了演示，我们先用着。

个人建议：信号处理函数里尽量做简单的事。比如设置一个全局标志位，然后在主循环里检查这个标志位。我在项目中吃过亏，在信号处理函数里调用了 malloc()，结果死锁了。信号处理函数不是普通函数，它可能打断任何代码的执行。

信号处理函数的注意事项

用 signal() 有几个坑，我帮你列出来：

  • 可重入性：信号处理函数必须是可重入的。不要调用非可重入函数，比如 malloc()、printf()、fopen() 等。
  • 全局变量：如果要在信号处理函数和主程序之间共享变量，记得用 volatile sig_atomic_t 类型。这个类型保证读写是原子的。
  • 信号屏蔽：在处理一个信号时，同类型的信号会被自动屏蔽，防止嵌套。但其他信号仍可能打断当前处理函数。
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

volatile sig_atomic_t flag = 0;

void handler(int sig) {
    flag = 1;  // 只做一件事：设置标志位
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);

    while (!flag) {
        // 主循环做自己的事
        sleep(1);
    }

    printf("收到信号，准备退出。\n");
    return 0;
}

这个写法就安全多了。信号处理函数只设置一个标志位，主循环去检查它。我在实际项目中，处理 SIGTERM 和 SIGINT 时，基本都是这个模式。

信号与系统接口的关系

信号不是孤立存在的。它和很多系统调用有交互。比如：

  • pause()：让进程挂起，直到收到一个信号
  • alarm()：定时发送 SIGALRM 信号
  • kill()：向指定进程发送信号
  • raise()：向自己发送信号

我记得有一次调试一个网络程序，客户端连上后一直没反应。后来发现是服务端调用了 pause() 等待信号，但信号处理函数没注册好，导致进程永远挂在那。嗯，这种问题排查起来挺费劲的。

SVG 知识结构图

下面这张图，帮你理清信号相关的核心概念：

信号基础 信号概念 • 异步事件通知机制 • 软中断 • 内核→进程 或 进程→进程 常见信号 • SIGINT (2) — Ctrl+C • SIGKILL (9) — 强制杀死 • SIGSEGV (11) — 段错误 • SIGTERM (15) — 软件终止 signal() 函数 • 注册信号处理函数 • 可捕获/忽略/默认 • 注意可重入性 避坑：SIGKILL/SIGSTOP 不可捕获 信号处理函数中避免调用非可重入函数

总结

信号是 Linux 编程中绕不开的基础知识。你不需要记住所有信号，但 SIGINT、SIGKILL、SIGSEGV、SIGTERM 这几个，必须烂熟于心。

signal() 函数虽然简单，但用起来有讲究。记住：信号处理函数里别干重活，设个标志位就够了。如果你想要更精细的控制，后面可以学 sigaction()，它比 signal() 更强大、更可靠。

嗯，今天就聊到这里。信号这东西，多写几个 demo 就熟了。

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