深入理解Linux进程信号机制（从零掌握信号：产生、捕获与阻塞）

在Linux系统中，信号机制是一种古老的进程间通信方式，它用于通知进程发生了异步事件。可以把信号想象成现实生活中的电话铃声：当你专注于工作时，电话铃响起（信号产生），你可以选择忽略（阻塞）、接听（捕获并处理）或者让系统默认处理（默认动作）。本文将带你从零开始，全面理解进程信号的产生、捕获与阻塞，并用通俗的语言和代码示例让你彻底掌握。

1. 信号的产生：谁在“打电话”？

信号可以由多种方式产生：

• 硬件异常：例如除零操作产生SIGFPE（浮点异常），非法内存访问产生SIGSEGV（段错误）。
• 终端输入：按下Ctrl+C产生SIGINT，Ctrl+\产生SIGQUIT。
• 软件条件：如alarm定时器到期产生SIGALRM，或通过kill函数显式发送信号。
• 进程通信：父进程可以通过信号通知子进程事件，这也是进程通信的一种简单形式。

例如，在Shell中运行一个前台程序，按下Ctrl+C，内核会向前台进程组的所有进程发送SIGINT信号。

2. 信号的默认处理：挂断？忽略？还是停止？

每个信号都有一个默认动作，常见的有：

• Term：终止进程（如SIGINT）。
• Ign：忽略信号（如SIGCHLD）。
• Core：终止进程并生成core dump（如SIGSEGV）。
• Stop：暂停进程（如SIGSTOP）。
• Cont：继续进程（如SIGCONT）。

你可以通过man 7 signal查看所有信号的默认行为。

3. 信号的捕获：自定义“接电话”的方式

如果我们不想让进程按默认方式处理信号，可以自己编写处理函数，这就是信号捕获。主要使用signal()或sigaction()函数。sigaction()更强大、更可移植，推荐使用。

    #include #include #include void handler(int sig) {    printf("捕获到信号 %d，执行自定义处理", sig);}int main() {    struct sigaction sa;    sa.sa_handler = handler;    sigemptyset(&sa.sa_mask);    sa.sa_flags = 0;    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);  // 捕获SIGINT    while(1) {        printf("进程运行中... PID=%d", getpid());        sleep(2);    }    return 0;}  

运行后，按下Ctrl+C不会终止进程，而是打印消息。注意：SIGKILL和SIGSTOP不能被捕获或忽略。

4. 信号的阻塞：暂时“静音”

有时候我们希望暂时不处理某些信号，等关键操作完成后再处理，这时可以使用信号阻塞。阻塞通过设置信号屏蔽字（signal mask）实现，被阻塞的信号会变为未决状态（pending），直到解除阻塞才递达。

主要函数：sigprocmask()。例如，阻塞SIGINT：

    sigset_t newmask, oldmask;sigemptyset(&newmask);sigaddset(&newmask, SIGINT);sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);  // 阻塞SIGINT// 执行关键代码，此时SIGINT被阻塞，不会递达sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);   // 解除阻塞  

解除阻塞后，如果有未决的SIGINT，会立即递达并执行处理函数。

5. 阻塞 vs 忽略：有什么区别？

阻塞只是将信号挂起，并未丢弃，解除阻塞后信号还会处理；而忽略是信号递达时直接丢弃，不产生任何动作。此外，阻塞是进程级的，可以针对每个线程（但传统Linux信号是进程级的）。

6. 综合示例：信号捕获与阻塞实战

下面是一个完整的示例，演示了信号捕获和阻塞配合使用，避免在临界区被中断。

    #include #include #include int flag = 0;void handler(int sig) {    flag = 1;    printf("信号处理函数执行，设置flag=1");}int main() {    struct sigaction sa;    sa.sa_handler = handler;    sigemptyset(&sa.sa_mask);    sa.sa_flags = 0;    sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);    sigset_t newmask, oldmask;    sigemptyset(&newmask);    sigaddset(&newmask, SIGUSR1);    // 进入临界区前阻塞SIGUSR1    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);    printf("临界区开始，SIGUSR1被阻塞");    sleep(5);  // 模拟临界区操作，此时发送SIGUSR1会被挂起    printf("临界区结束，解除阻塞");    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);  // 解除阻塞，挂起的SIGUSR1立即递达    while(!flag) pause();  // 等待信号处理完成    printf("主程序退出");    return 0;}  

在另一个终端用kill -USR1 PID发送信号，观察输出。

总结

本文详细讲解了Linux信号机制的三大核心：信号产生（硬件、软件、终端）、信号捕获（signal/sigaction）和信号阻塞（sigprocmask）。掌握这些内容，你就能利用信号进行简单的进程通信，并编写出更健壮的程序。信号机制是Linux系统编程的基石之一，希望本文能帮助你彻底弄懂它。

（完）