「C++系列」信号处理

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文章目录

一、信号处理
二、可以捕捉的信号
三、相关链接

一、信号处理

在C++中，信号处理是一个重要的功能，用于处理操作系统发送的各种信号。这些信号可以是由用户产生的（如Ctrl+C产生的SIGINT信号），也可以是由操作系统产生的（如除零错误产生的SIGFPE信号）。处理信号可以帮助程序更优雅地处理异常情况，而不是直接崩溃。

以下是如何在C++中进行信号处理的步骤和一些示例代码：

1. 包含必要的头文件

首先，你需要包含处理信号所需的头文件：

#include <csignal>
#include <iostream>

2. 定义信号处理函数

信号处理函数是一个具有特定签名的函数，它接受一个整型参数（表示信号编号），并且没有返回值（即返回类型为void）。

void signalHandler(int signum) {
    
    
    std::cout << "Interrupt signal (" << signum << ") received.\n";
    // 清理并关闭
    // ...
    exit(signum);
}

3. 注册信号处理函数

使用std::signal函数将信号与你的处理函数关联起来。

int main() {
    
    
    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, signalHandler);

    while (true) {
    
    
        std::cout << "Waiting for signal...\n";
        sleep(1); // 模拟一些工作
    }

    return 0;
}

4. 编译和运行

编译并运行你的程序。当程序运行时，你可以通过发送一个SIGINT信号（例如，通过Ctrl+C）来触发信号处理函数。

g++ -o signal_example signal_example.cpp
./signal_example

注意事项

信号处理函数的限制：
- 信号处理函数应该尽量简单，不应该调用非异步信号安全的函数（如malloc、printf等，这些函数可能不是线程安全的）。
- 信号处理函数不应该抛出异常。
使用sigaction代替signal：
- signal函数在某些系统上可能有不可预测的行为，而sigaction提供了更强大和更可靠的功能。
- sigaction允许你指定更多的信号处理选项，并且可以处理更复杂的信号掩码。

以下是一个使用sigaction的示例：

#include <csignal>
#include <iostream>
#include <cstring> // For memset

void signalHandler(int signum) {
    
    
    std::cout << "Interrupt signal (" << signum << ") received.\n";
    exit(signum);
}

int main() {
    
    
    struct sigaction sigIntHandler;

    sigIntHandler.sa_handler = signalHandler;
    sigemptyset(&sigIntHandler.sa_mask);
    sigIntHandler.sa_flags = 0;

    sigaction(SIGINT, &sigIntHandler, NULL);

    while (true) {
    
    
        std::cout << "Waiting for signal...\n";
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

二、可以捕捉的信号

在C++中，可以捕捉的信号种类依赖于操作系统和具体的C运行时库实现。不过，POSIX标准定义了一套通用的信号，这些信号在大多数类Unix系统（如Linux和macOS）上都是可用的。以下是一些常见的可以捕捉的信号及其用途：

SIGINT (中断信号)：通常由用户输入Ctrl+C产生，用于中断程序的执行。
SIGTERM (终止信号)：请求程序终止运行，可以被捕捉和处理。
SIGKILL (杀死信号)：强制终止程序，不能被捕捉或忽略。
SIGHUP (挂起信号)：当终端会话结束时发送，用于通知程序其控制终端已经关闭。
SIGQUIT (退出信号)：通常由用户输入Ctrl+\产生，产生核心转储文件并终止程序。
SIGABRT (异常终止信号)：由abort函数产生，用于异常终止程序。
SIGFPE (浮点异常信号)：当发生浮点运算错误（如除以零）时发送。
SIGSEGV (段错误信号)：当程序试图访问未分配的内存时发送。
SIGPIPE (管道破裂信号)：当向没有读端的管道写数据时发送。
SIGALRM (闹钟信号)：由alarm函数设置的定时器到期时发送。

以下是一个使用sigaction来捕捉SIGINT信号的C++代码案例：

#include <iostream>
#include <csignal>
#include <cstring> // For memset
#include <unistd.h> // For sleep

// 信号处理函数
void signalHandler(int signum) {
    
    
    std::cout << "Caught signal " << signum << std::endl;
    // 执行一些清理工作...
    // 然后退出程序
    exit(signum);
}

int main() {
    
    
    // 设置sigaction结构体
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = signalHandler; // 设置信号处理函数
    // 清空信号集，并添加要阻塞的信号（在这个例子中不需要阻塞任何信号）
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    // 设置sigaction标志（在这个例子中不需要特殊标志）
    sa.sa_flags = 0;

    // 注册信号处理函数
    if (sigaction(SIGINT, &sa, nullptr) == -1) {
    
    
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 模拟程序正在运行
    while (true) {
    
    
        std::cout << "Program is running. Press Ctrl+C to interrupt." << std::endl;
        sleep(1); // 休眠1秒
    }

    return 0; // 注意：由于有无限循环，这行代码实际上不会被执行
}

在这个例子中，我们创建了一个名为signalHandler的信号处理函数，它会在捕捉到SIGINT信号时被调用。然后，我们使用sigaction函数将SIGINT信号与signalHandler函数关联起来。程序进入一个无限循环，每秒打印一条消息，直到用户按下Ctrl+C来发送SIGINT信号并触发信号处理函数。

请注意，不是所有的信号都可以被捕捉或忽略。例如，SIGKILL和SIGSTOP信号就不能被捕捉或忽略。此外，即使某些信号可以被捕捉，但处理它们时也需要特别小心，因为信号处理函数的执行环境可能受到限制（例如，不能使用某些标准库函数）。
在这里插入图片描述