C语言中信号处理怎么设置C语言signal函数的常见用法-C#.Net教程-PHP中文网

C语言中信号处理怎么设置C语言signal函数的常见用法

尼克

发布： 2025-07-02 09:25:45

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c语言中使用signal函数处理信号类似于为程序安装报警系统，当特定事件发生时操作系统会发送信号，程序通过signal函数指定响应方式。常见信号如sigint（ctrl+c触发）、sigterm（kill命令）、sigsegv（非法内存访问）、sigfpe（除零错误）等，signal函数的基本用法是将信号与处理函数绑定，例如signal(sigint, sigint_handler)将sigint信号与自定义的sigint_handler函数关联。对于sigsegv处理，通常建议在信号处理函数中记录错误并安全退出，因程序状态可能已损坏，尽管可用setjmp和longjmp跳转回安全点，但风险仍存。signal函数返回值可用于错误检查，若返回sig_err表示注册失败，需配合perror打印错误信息。此外，sig_dfl恢复默认行为，sig_ign用于忽略信号，如忽略sigchld以避免僵尸进程。在多线程环境下，信号默认传递给任意线程，可通过pthread_sigmask设置线程信号屏蔽字控制接收。信号处理函数需注意可重入性、避免调用非原子函数，并使用volatile修饰共享变量，确保程序可靠性。

C语言中信号处理怎么设置C语言signal函数的常见用法

信号处理在C语言中就像是给程序安装了一个“报警系统”。当发生某些特定事件（比如除零错误、用户中断等等），操作系统会发送一个“信号”给你的程序。signal函数就是你用来设置程序如何响应这些信号的关键工具。

解决方案

signal函数允许你指定一个函数（称为信号处理函数或信号处理程序）来处理特定的信号。基本用法如下：

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

void sigint_handler(int signum) {
    printf("捕获到信号 %d, 即将退出...\n", signum);
    exit(0);
}

int main() {
    // 注册信号处理函数，处理SIGINT信号（通常由Ctrl+C触发）
    signal(SIGINT, sigint_handler);

    printf("程序运行中... 按Ctrl+C退出。\n");

    // 模拟程序运行
    while (1) {
        // 程序的主要逻辑
        // ...
    }

    return 0;
}

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这段代码中，signal(SIGINT, sigint_handler)将SIGINT信号与sigint_handler函数关联起来。当用户按下Ctrl+C时，操作系统会发送SIGINT信号，sigint_handler函数会被调用，打印一条消息并退出程序。

常见信号:

SIGINT: 中断信号，通常由Ctrl+C触发。
SIGTERM: 终止信号，通常由kill命令发送。
SIGSEGV: 非法内存访问，例如访问空指针。
SIGFPE: 浮点数异常，例如除以零。
SIGALRM: 定时器到期信号，由alarm函数设置。
SIGCHLD: 子进程状态改变信号，例如子进程退出。

如何优雅地处理SIGSEGV（段错误）？

SIGSEGV通常意味着你的程序尝试访问了不该访问的内存地址。处理SIGSEGV的难度在于，错误本身可能破坏了程序的内部状态，因此直接从信号处理函数中恢复程序执行往往不可靠。

一种常见的做法是在信号处理函数中打印错误信息，并尝试进行一些清理工作，然后安全地退出程序。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <setjmp.h>

jmp_buf env; // 用于长跳转

void sigsegv_handler(int signum) {
    fprintf(stderr, "段错误！信号 %d\n", signum);
    // 可以尝试记录错误信息到日志文件
    // ...

    longjmp(env, 1); // 跳回到安全点
}

int main() {
    signal(SIGSEGV, sigsegv_handler);

    if (setjmp(env) == 0) {
        // 正常执行流程
        int *ptr = NULL;
        *ptr = 10; // 故意触发段错误
        printf("这行代码不会被执行\n");
    } else {
        printf("从段错误中恢复！\n");
        // 进行清理操作，然后退出
        exit(1);
    }

    return 0;
}

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注意，上面的代码使用setjmp和longjmp进行非局部跳转。setjmp保存当前程序的上下文，longjmp则恢复到之前保存的上下文。虽然这种方式可以“恢复”程序执行，但仍然存在风险，因为程序的内部状态可能已经损坏。因此，最可靠的做法是在SIGSEGV处理函数中安全退出程序。

`signal`函数返回值和错误处理

signal函数返回之前与指定信号关联的处理函数的地址。如果发生错误，则返回SIG_ERR。因此，你应该检查signal的返回值，以确保信号处理函数已成功注册。

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

void sigint_handler(int signum) {
    printf("捕获到信号 %d, 即将退出...\n", signum);
    exit(0);
}

int main() {
    // 注册信号处理函数
    if (signal(SIGINT, sigint_handler) == SIG_ERR) {
        perror("signal"); // 打印错误信息
        return 1;
    }

    printf("程序运行中... 按Ctrl+C退出。\n");

    while (1) {
        // 程序的主要逻辑
        // ...
    }

    return 0;
}

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perror函数用于打印与errno相关的错误信息，可以帮助你诊断信号处理函数注册失败的原因。

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`SIG_DFL`和`SIG_IGN`有什么用？

SIG_DFL和SIG_IGN是signal函数的两个特殊参数，分别表示使用默认处理方式和忽略信号。

SIG_DFL: 将信号的处理方式恢复为默认行为。例如，对于SIGINT，默认行为是终止程序。
```
signal(SIGINT, SIG_DFL); // 恢复SIGINT的默认处理方式
```
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SIG_IGN: 忽略指定的信号。
```
signal(SIGCHLD, SIG_IGN); // 忽略子进程状态改变信号
```
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忽略SIGCHLD信号在某些情况下很有用，例如，当你的程序创建子进程，但不需要关心子进程的退出状态时，可以忽略SIGCHLD信号，避免产生僵尸进程。

线程环境下的信号处理注意事项

在多线程程序中，信号处理会变得更加复杂。默认情况下，信号会被传递给进程中的任意一个线程。这意味着你无法精确控制哪个线程会接收到信号。

为了解决这个问题，可以使用pthread_sigmask函数来控制线程的信号屏蔽字。每个线程都有自己的信号屏蔽字，用于指定哪些信号应该被阻塞。

#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void *thread_function(void *arg) {
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT); // 阻塞SIGINT信号

    if (pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) != 0) {
        perror("pthread_sigmask");
        exit(1);
    }

    printf("线程：SIGINT信号被阻塞。\n");

    // 线程的主要逻辑
    // ...

    return NULL;
}

void sigint_handler(int signum) {
    printf("主线程：捕获到信号 %d, 即将退出...\n", signum);
    exit(0);
}


int main() {
    pthread_t thread;
    sigset_t set;

    // 在主线程中注册信号处理函数
    signal(SIGINT, sigint_handler);


    if (pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }

    pthread_join(thread, NULL);

    return 0;
}

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在这个例子中，子线程阻塞了SIGINT信号，因此只有主线程会接收到SIGINT信号，并调用相应的处理函数。

信号处理函数的限制

信号处理函数有一些限制，主要原因是信号处理函数可能会在程序的任何时刻被调用，包括在其他信号处理函数执行期间。

可重入性： 信号处理函数应该是可重入的，也就是说，它可以安全地被中断和重新进入，而不会导致数据损坏或死锁。避免在信号处理函数中使用全局变量或静态变量，除非使用原子操作进行保护。
避免调用某些函数： 避免在信号处理函数中调用malloc、printf等函数，因为这些函数不是可重入的。可以使用write函数向标准错误输出打印信息，因为write函数是原子操作。
volatile关键字： 如果信号处理函数修改了全局变量，应该将该变量声明为volatile，以防止编译器优化导致的问题。