进程和信号3——信号

发布网友发布时间：2024-10-01 14:22

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热心网友时间：2024-11-29 17:53

在编程的精密世界中，信号扮演着不可或缺的角色，它们是控制程序行为的无形指令。想象一下，当用户在终端输入那个致命的“Ctrl+C”，bash就向运行的进程发送一个SIGINT信号，这通常意味着程序的优雅退出。这些信号的定义，如SIGINT（中断，终止进程的首选），SIGKILL（强制终止，不可忽视的命令），SIGSEGV（内存错误，紧急情况），以及SIGCHLD（子进程结束通知），都藏匿在标准库signal.h之中。

信号的操控者，是Unix/Linux系统中的两大杀手级命令——kill和killall。前者精确地定位到PID（进程标识符），后者则根据进程名称执行操作，如同江湖中的侠客挥剑除魔。

signal函数，看似低调却威力无穷，它接受两个关键参数：信号类型和处理函数。你可以选择忽略它、恢复默认行为，甚至自定义信号处理。下面，让我们来探索一个实战案例：当SIGINT信号来临，程序会优雅地输出信息，然后回到默认的处理方式，就像一位老练的舞者，在瞬间优雅转身。

尽管signal函数在现代编程中并不推荐，但老式程序中依然常见它的身影。当你使用kill函数发送信号，如kill(pid, sig)，可能会遇到诸如信号无效、权限不足或目标进程不存在的挑战。例如，权限不足（EPERM）意味着发送进程缺乏操作目标进程的特权，而在闹钟程序中，子进程发出SIGALRM给父进程时，信号处理的复杂性可能会引发系统调用的失败和竞态条件的隐患。

为了应对这些挑战，更稳健的解决方案是sigaction接口。它以一个名为sigaction的结构体为核心，封装了信号处理函数、信号屏蔽集和行为模式。其中，sa_handler是处理函数，sa_mask用于阻止信号传递，而sa_flags则决定了处理信号的行为方式，如是否重新启动函数或忽略信号。

让我们通过一个简单的C++代码示例来直观理解这些概念：

```cpp
#include
void ouch(int sig) {
printf("ouch - caught signal %d\n", sig);
}
int main() {
struct sigaction act;
act.sa_handler = ouch;
act.sa_mask = {};
act.sa_flags = 0;
sigaction(SIGINT, &act, NULL);
while (1) {
printf("hello, world!\n");
sleep(1);
}
}
```
这个程序中，即使收到SIGINT，程序也不会正常停止，除非强制使用kill发送SIGKILL信号。

信号集，用sigset_t来表示，提供了对信号操作的集合管理，如sigemptyset和sigfillset等。信号屏蔽字则通过sigprocmask函数来控制，允许程序选择接收哪些信号。函数如sigpending可以查看当前被阻塞的信号，而sigsuspend则可以让程序暂停直到接收到指定信号。

在处理子进程时，SIGCHLD信号尤其关键。在fork1程序的示例中，父进程通常会选择忽略SIGCHLD，以便继续工作，而子进程结束后，父进程会通过wait函数来确认子进程的状态，确保没有僵尸进程的存在。

信号，这枚微小的控制令牌，却在程序的运行过程中发挥着至关重要的作用，巧妙地协调着进程的生命周期。理解并熟练运用它们，是每个程序员必备的技能之一。