071. 理解C语言中的信号处理

在C语言中，信号处理是一种用于处理异步事件（如用户中断、硬件异常等）的机制。信号是一种软件中断，当某些事件发生时，操作系统会向进程发送信号。进程可以捕获这些信号，并通过信号处理函数来响应这些事件。

1. 信号的基本概念

信号是进程间通信的一种方式，用于通知进程某些事件的发生。信号可以由硬件异常、用户操作（如键盘中断）、系统调用等触发。每个信号都有一个唯一的编号（如SIGINT、SIGSEGV等）。

2. 常见的信号

SIGINT：用户通过键盘输入中断字符（如Ctrl+C）时发送。
SIGSEGV：发生段错误（如访问非法内存）时发送。
SIGTERM：请求终止进程时发送。
SIGKILL：强制终止进程时发送。
SIGQUIT：用户通过键盘输入退出字符（如Ctrl+\）时发送。
SIGALRM：定时器到期时发送。

3. 信号处理函数

信号处理函数是一个用户定义的函数，当特定信号发生时，操作系统会调用这个函数。可以通过signal或sigaction函数设置信号处理函数。

使用`signal`函数

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

// 信号处理函数
void handleSignal(int sig) {
    printf("捕获信号：%d\n", sig);
}

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

    printf("等待信号...\n");
    while (1) {
        sleep(1); // 休眠1秒
    }

    return 0;
}

使用`sigaction`函数

sigaction函数比signal更灵活，提供了更多的控制选项。

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

// 信号处理函数
void handleSignal(int sig) {
    printf("捕获信号：%d\n", sig);
}

int main() {
    struct sigaction sa;

    // 设置信号处理函数
    sa.sa_handler = handleSignal;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;

    // 注册信号处理函数
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    printf("等待信号...\n");
    while (1) {
        sleep(1); // 休眠1秒
    }

    return 0;
}

4. 信号的默认行为

每个信号都有一个默认的行为，例如：

SIGINT：终止进程。
SIGSEGV：终止进程并生成核心转储文件。
SIGTERM：终止进程。
SIGKILL：强制终止进程，无法捕获或忽略。

5. 忽略信号

可以通过将信号处理函数设置为SIG_IGN来忽略某些信号。

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

int main() {
    // 忽略SIGINT信号
    signal(SIGINT, SIG_IGN);

    printf("等待信号...\n");
    while (1) {
        sleep(1); // 休眠1秒
    }

    return 0;
}

6. 阻塞信号

可以通过sigprocmask函数阻塞某些信号，防止它们在特定时间内被处理。

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

// 信号处理函数
void handleSignal(int sig) {
    printf("捕获信号：%d\n", sig);
}

int main() {
    sigset_t set;

    // 初始化信号集
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);

    // 阻塞SIGINT信号
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, handleSignal);

    printf("等待信号...\n");
    while (1) {
        sleep(1); // 休眠1秒
    }

    return 0;
}

7. 信号的优缺点

优点

灵活性：可以自定义信号处理逻辑。
实时性：信号可以异步触发，及时响应某些事件。

缺点

复杂性：信号处理可能导致代码复杂化，难以维护。
线程安全：在多线程程序中，信号处理需要特别小心，避免竞态条件。
不可靠性：某些信号（如SIGKILL）无法捕获或忽略。

8. 总结

信号处理是C语言中一种强大的机制，用于处理异步事件。通过使用signal或sigaction函数，可以设置信号处理函数，捕获并响应特定信号。合理使用信号处理可以提高程序的健壮性和响应能力，但需要注意信号处理的复杂性和线程安全问题。

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