Day 78：信号丢失与信号屏蔽

最新推荐文章于 2025-12-04 17:39:08 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-04 17:39:08 发布 · 578 阅读

10 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c语言

上节回顾：我们讨论了结构体直接封包的对齐与填充隐患，强调了跨平台/跨编译器环境下，结构体内存布局不应直接作为网络协议字节流。正确做法是逐字段序列化与字节序转换。

1. 主题原理与细节逐步讲解

1.1 信号的基本机制

**信号（signal）**是UNIX/Linux下实现异步事件通知的一种机制。例如：SIGINT（Ctrl+C）、SIGCHLD（子进程退出）、SIGALRM（定时器超时）。
信号通过内核向进程（或线程）发送异步通知，进程可以注册信号处理函数（handler）来响应。

1.2 信号的状态

未决（pending）：信号已产生但尚未被内核递送到进程。
屏蔽（blocked）：进程临时阻止某些信号递送（通过信号掩码）。
递送（delivered）：信号被内核传递，进程执行信号处理函数。

1.3 信号丢失的经典场景

非实时信号（传统信号，编号1~31）：同类信号不会排队（pending位只占1bit），如果相同信号多次发生且未及时处理，只有一次会被递送，多余的会“丢失”。
实时信号（编号大于等于SIGRTMIN）：支持排队，不会丢失。

2. 相关C语言典型陷阱/缺陷说明及成因剖析

2.1 信号丢失的成因

信号屏蔽期间/处理未及时：如果信号已到来但被屏蔽，解除屏蔽后只会处理一次，多次发生只保留一个pending位。
信号处理函数执行期间再次收到同类信号：同样只会递送一次，多余的被丢弃。

2.2 典型误用

在高并发场景下依赖信号计数（如用SIGUSR1通知事件发生次数），非实时信号会导致计数不准。
在信号处理函数内未恰当处理可重入性问题，或未及时解除屏蔽，导致信号丢失。

3. 规避方法与最佳设计实践

3.1 避免用非实时信号计数

如果需要“每次信号都响应”，必须用实时信号（SIGRTMIN及以上），或用其他IPC机制（如管道、事件fd）。

3.2 正确设置信号掩码

用sigprocmask、sigaction的sa_mask精确控制信号屏蔽区间，避免不必要的阻塞。
尽量缩短信号处理函数时间，快速处理或设置标志，主循环再处理实际逻辑。

3.3 信号安全的事件通知方式

信号仅用于“轻量级通知”，实际信息或计数建议通过原子变量、管道、信号量等IPC机制传递。

4. 典型错误代码与优化后正确代码对比

错误示例：依赖信号个数计数（信号丢失）

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
volatile int counter = 0;

void handler(int signo) {
    counter++;  // 多次SIGUSR1同时到来，counter可能小于实际次数
}

int main() {
    signal(SIGUSR1, handler);
    while (1) {
        pause();
        printf("counter: %d\n", counter);
    }
}

问题：如果在pause期间收到多次SIGUSR1，只有一次被递送，counter不准确。

正确示例：用实时信号或主进程主动轮询

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

volatile sig_atomic_t flag = 0;

void handler(int signo) {
    flag = 1; // 只设置标志
}

int main() {
    struct sigaction sa = {0};
    sa.sa_handler = handler;
    sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);

    while (1) {
        if (flag) {
            // 主循环处理实际业务
            printf("SIGUSR1 received!\n");
            flag = 0;
        }
        // 其他业务处理
    }
}

解释：只作为“通知”，由主循环处理计数/业务。

用实时信号避免丢失

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

void handler(int signo, siginfo_t *info, void *ucontext) {
    printf("SIGRTMIN+1 received: %d\n", signo);
}

int main() {
    struct sigaction sa = {0};
    sa.sa_sigaction = handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigaction(SIGRTMIN+1, &sa, NULL);

    // 发送多次
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        kill(getpid(), SIGRTMIN+1);
    }
    sleep(1);
    return 0;
}