多线程与信号

Linux信号基础快速总结

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1. 信号是什么？

• 定义：轻量级进程间通信机制，用于通知进程特定事件发生（如用户输入、硬件异常、系统事件）。
• 特点：
  ✅ 异步传递（随时可能中断进程）
  ✅ 不可靠信号（标准信号不排队，可能丢失）
  ✅ 编号范围：1_{31（标准信号），32}64（实时信号）

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2. 关键信号速查表

信号	编号	触发场景	默认动作
SIGINT	2	Ctrl+C	终止进程
SIGKILL	9	kill -9	强制终止（不可捕获）
SIGTERM	15	默认终止命令（kill无参数）	终止进程
SIGSTOP	19	Ctrl+Z	暂停进程（不可捕获）
SIGSEGV	11	非法内存访问（段错误）	终止+核心转储
SIGCHLD	17	子进程状态变化	忽略
SIGALRM	14	定时器超时（alarm()）	终止进程

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3. 信号处理三要素

1. 默认行为

   • 终止进程（如SIGTERM）
   • 暂停进程（如SIGSTOP）
   • 生成核心转储（如SIGSEGV）

2. 忽略信号

   signal(SIGINT, SIG_IGN);  // 忽略Ctrl+C
   

3. 自定义处理函数

   void handler(int sig) { /* 异步安全操作 */ }
   struct sigaction sa = {.sa_handler = handler,.sa_flags = SA_RESTART  // 自动重启被中断的系统调用
   };
   sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
   

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4. 信号发送方式

• 命令行工具：

  kill -SIGTERM 1234     # 向PID 1234发送SIGTERM
  killall -9 app_name    # 强制终止所有名为app_name的进程
  

• 编程接口：

  kill(pid, SIGUSR1);    // 向指定进程发送信号
  raise(SIGALRM);        // 向当前进程发送信号（等同于kill(getpid(), sig)）
  

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5. 必须掌握的要点

• 不可捕获的信号：
  SIGKILL（9）和SIGSTOP（19）无法被捕获、阻塞或忽略，用于强制控制进程。

• 异步安全函数：
  信号处理函数中只能调用异步安全函数（如write()、_exit()），禁止使用printf()、malloc()等。

• 信号阻塞：

  sigset_t set;
  sigemptyset(&set);
  sigaddset(&set, SIGINT);
  sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 阻塞SIGINT
  

• 实时信号（RT Signal）：

  • 支持排队（不丢失多次发送）
  • 可携带额外数据（通过sigqueue()发送）

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6. 多线程与信号

• 信号屏蔽：每个线程独立设置信号屏蔽字

  pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 当前线程屏蔽信号
  

• 信号处理：所有线程共享同一信号处理函数。
• 定向发送：

  pthread_kill(thread_id, SIGUSR1); // 向指定线程发送信号
  

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7. 核心实践原则

1. 精简处理函数：仅设置标志位，避免复杂逻辑。

   volatile sig_atomic_t flag = 0;  // 原子类型确保线程安全
   void handler(int sig) { flag = 1; }
   

2. 处理被中断的系统调用：

   while ((n = read(fd, buf, size)) < 0 && errno == EINTR); // 重启read()
   

3. 避免信号竞争：关键代码段阻塞信号。

4. 核心转储调试：

   ulimit -c unlimited          # 启用核心转储
   gcc -g prog.c && ./a.out     # 编译带调试信息
   gdb ./a.out core             # 分析崩溃原因
   

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8. 常见问题

• Q: 为什么SIGKILL无法被捕获？
  A: 内核强制处理，防止进程拒绝终止。

• Q: 多次发送SIGINT会丢失吗？
  A: 是的，标准信号不排队，多次发送可能合并为一次。

• Q: 如何优雅终止子进程？
  A: 父进程捕获SIGCHLD，调用waitpid()回收资源。

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9. 总结思维导图

Linux信号
├── 生命周期：生成 → 递送 → 处理
├── 关键操作
│   ├── 发送（kill/raise/sigqueue）
│   ├── 处理（默认/忽略/自定义）
│   └── 阻塞（sigprocmask）
├── 多线程
│   ├── 线程独立屏蔽信号
│   └── 全局处理函数
└── 安全原则├── 异步安全函数└── 原子标志传递

掌握这些核心知识，即可应对90%的信号相关开发与调试场景！ 🚀