Linux信号处理深度解析：从基础到高级应用

1. 信号发送机制

1.1 kill系统调用

功能：向指定进程或进程组发送信号
函数声明：

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int sig);

参数说明：
• pid：目标进程/进程组标识符
• >0：发送给特定进程
• =0：发送给调用进程所属进程组
• =-1：广播发送给所有有权进程
• <-1：发送给进程组ID为|pid|的组
• sig：信号编号（如SIGTERM=15）

返回值：
• 成功返回0，失败返回-1并设置errno（EPERM/ESRCH/EINVAL）

1.2 killpg系统调用

功能：向指定进程组发送信号
函数声明：

#include <signal.h>

int killpg(pid_t pgrp, int sig);

参数说明：
• pgrp：目标进程组ID（0表示当前进程组）
• sig：同kill系统调用

返回值：
• 同kill系统调用

1.3 raise函数

功能：向当前进程发送信号
函数声明：

#include <signal.h>

int raise(int sig);

参数说明：
• sig：待发送信号编号

返回值：
• 成功返回0，失败返回非0值

2. 信号处理机制

2.1 signal函数

功能：注册标准信号处理函数
函数声明：

#include <signal.h>

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

参数说明：
• signum：待捕获信号编号（如SIGINT）
• handler：处理函数指针，可取值：
• SIG_IGN：忽略信号
• SIG_DFL：默认处理
• 自定义函数指针

返回值：
• 成功返回原处理函数指针，失败返回SIG_ERR

2.2 sigaction系统调用

功能：支持实时信号处理的增强型注册接口
函数声明：

#include <signal.h>

int sigaction(int signum, 
             const struct sigaction *act,
             struct sigaction *oldact);

struct sigaction {
    void     (*sa_handler)(int);
    void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
    sigset_t   sa_mask;
    int        sa_flags;
    void     (*sa_restorer)(void);
};

参数说明：
• signum：同signal
• act：新处理配置
• sa_handler：标准处理函数
• sa_sigaction：实时信号处理函数（需设置SA_SIGINFO标志）
• sa_mask：执行处理函数期间阻塞的信号集
• sa_flags：控制标志位，常用值：

◦ `SA_NOCLDSTOP`：子进程停止时不产生SIGCHLD
◦ `SA_RESTART`：自动重启被中断的系统调用
◦ `SA_SIGINFO`：使用sa_sigaction处理函数

• oldact：保存原处理配置

siginfo_t结构体：

typedef struct {
    int      si_signo;    /* 信号编号 */
    int      si_code;     /* 信号来源 */
    pid_t    si_pid;      /* 发送进程PID */
    uid_t    si_uid;      /* 发送进程UID */
    void    *si_addr;     /* 引发故障的内存地址 */
    int      si_status;   /* 子进程退出状态 */
    union sigval si_value;/* 伴随数据 */
} siginfo_t;

返回值：
• 成功返回0，失败返回-1

3. 信号屏蔽控制

3.1 sigprocmask系统调用

功能：修改进程信号屏蔽字
函数声明：

#include <signal.h>

int sigprocmask(int how, 
               const sigset_t *set,
               sigset_t *oldset);

参数说明：
• how：操作类型
• SIG_BLOCK：添加set到屏蔽集
• SIG_UNBLOCK：从屏蔽集移除set
• SIG_SETMASK：直接设置屏蔽集为set
• set：待操作信号集
• oldset：保存原屏蔽集

返回值：
• 成功返回0，失败返回-1

4. 信号等待策略

4.1 sigsuspend系统调用

功能：原子操作解除信号屏蔽并等待信号
函数声明：

#include <signal.h>

int sigsuspend(const sigset_t *mask);

参数说明：
• mask：临时信号屏蔽字

返回值：
• 总是返回-1，errno=EINTR

4.2 sigwaitinfo系统调用

功能：同步等待指定信号并获取详细信息
函数声明：

#include <signal.h>

int sigwaitinfo(const sigset_t *set,
               siginfo_t *info);

参数说明：
• set：等待信号集合
• info：接收信号详细信息

返回值：
• 成功返回信号编号，失败返回-1

4.3 sigtimedwait系统调用

功能：带超时的信号等待
函数声明：

#include <signal.h>

int sigtimedwait(const sigset_t *set,
                siginfo_t *info,
                const struct timespec *timeout);

参数说明：
• timeout：超时时间结构体

struct timespec {
    time_t tv_sec;   /* 秒 */
    long   tv_nsec;  /* 纳秒 */
};

返回值：
• 成功返回信号编号，超时返回-1且errno=EAGAIN

综合对比表