【计算机网络】信号处理接口 Signal API（1）

收发信号思想是 Linux 程序设计特性之一，一个信号可以认为是一种软中断，通过用来向进程通知异步事件。

本文讲述的信号处理内容源自 Linux man。本文主要对各 API 进行详细介绍，从而更好的理解信号编程。

signal

遵循 C11，POSIX.1 - 2008

1.库

标准 c 库，libc, -lc

2.头文件

<signal.h>

3.接口定义

       #include <signal.h>

       typedef void (*sighandler_t)(int);

       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

4.接口描述

注意：signal() 的行为会根据不同的 UNIX 版本而变化，同样它也会根据 Linux 版本的不同而不同。考虑到程序的可移植性，尽量避免 signal() 的使用，而是使用 sigacton(2) 代替，可以参考下面移植性部分。

signal() 设置 signum 信号的处理函数为 handler，处理函数可以是SIG_IGN、SIG_DFL，也可以是程序设计人员定义的函数地址。

如果 signum 被分发给到一个进程，那么会发生以下行为：

如果处理函数设置成了 SIG_IGN，那么信号会被忽略。
如果处理函数设置成了 SIG_DFL，那么信号的默认关联行为会发生（可以参考 signal(7)）。
如果处理函数设置成了一个函数，那么首先会将默认处理函数复位为 SIG_DFL，或者信号被阻塞（参考下面可移植性部分），然后会调用 handler 函数并传递 signum 参数。如果处理函数调用导致了该信号处理阻塞，那么在处理函数返回后，该信号会重新被 unblock。

SIGKILL 和 SIGSTOP 两个信号不能被捕捉或者忽略。

5.返回值

signal() 返回信号之前的处理函数值。发生错误时，signal() 会返回 SIG_ERR，并设置 errno 来提示具体错误。

错误值定义如下：

EINVAL

signum 参数不合法

6.版本

sighandler_t 是一个 GNU 扩展，它会在 _GNU_SOURCE 定义时暴漏出来。如果定义了_BSD_SOURCE（glibc 2.19 或低版本）或者 _DEFAULT_SOURCE（glibc 2.19 或高版本），glibc 也定义了 sig_t。不使用这些定义的情况下，signal() 的声明就会有些晦涩：

           void ( *signal(int signum, void (*handler)(int)) ) (int);

可移植性

signal() 只有在将 handler 设置为 SIG_DFL/SIG_IGN 时，才具有移植性。使用 signal() 建立信号处理函数的语义随着系统的不同而不同，POSIX.1 明确允许这些不同的行为。所以不要使用它于此目的。

POSIX.1 通过 sigaction(2) 接口解决了这种移植上的混乱，sigaction(2) 提供了信号处理调用的明确语义定义。所以，使用 sigaction(2) 来代替 signal()。

7.历史

C89，POSIX.1-2001

在原来的 UNIX 系统中，当使用 signal() 建立的信号处理函数被调用时，信号的处理会被设置成 SIG_DFT，并且系统不会阻塞该信号通往其他进程的发布。这相当于调用了 sigaction(2)，附带以下标记：

           sa.sa_flags = SA_RESETHAND | SA_NODEFER;

System V 已提供了 signal() 的语义，不过这个定义有点差劲，因为在处理函数重新建立连接前，可能会连续收到两个信号。更严重的，同一个信号的频繁分发会导致处理函数的递归调用。

BSD 对此进行了改善，但不幸的是这种改善却改变了现存 signal() 接口的语义。在 BSD 系统上，当一个处理函数调用时，信号处置并没有被重新设置，后面发生的该信号的实例因该处理函数正在执行无法进行分发。更严重的，一些阻塞系统调用会在信号处理函数打断后自动重启。BSD 语义相当于使用下面标记调用 sigaction(2)：

           sa.sa_flags = SA_RESTART;

Linux 上的情景如下：

内核的 signal() 系统调用提供了 System V 语义
默认情况下，glibc 2 及更高版本的 signal() 封装并没有调用内核系统调用，而是调用了 sigaction(2)，提供 BSD 语义的标记。只要提供合适的宏定义，就可以提供以上默认行为：glibc 2.19 或低版本的 _BSD_SOURCE 或者 2.19 或更高版本的 _DEFAULT_SOURCE。（默认情况下，这些宏是定义了的，参考 feature_test_macros(7) ）。如果这些测试宏没有开启，那么 signal) 提供的是 System V 语义。

8.注意

signal() 在进程的多线程场景下的副作用是未定义的。

根据 POSIX 定义，进程忽略非 kill(2)/raise(3) 产生的 SIGFPE/SIGILL/SIGSEGV 信号后的行为是未定义的。整数除以 0 是未定义的结果，在一些架构上它会产生 SIGFPE 信号（同样使用 -1 除最大负整数也可能产生 SIGFPE。）忽略这些信号可能会导致无限循环。

参考 sigaction(2) 获取更多关于将 SIGCHLD 信号的处置设置为 SIGIGN 的信息。

参考 signal-safety(7) 来查看一些可以在信号处理函数内部调用的异步信号安全的函数。

9.代码

下面是一个捕捉 CTRL + C 信号的程序。

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

void sighandler(int);

int main()
{
   signal(SIGINT, sighandler);

   while(1) 
   {
      printf("开始休眠一秒钟...\n");
      sleep(1);
   }

   return(0);
}

void sighandler(int signum)
{
   printf("捕获信号 %d，跳出...\n", signum);
   exit(1);
}

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