掌握 C++ 信号处理：安全中断管理与优雅程序终止

信号概述

信号是操作系统发送给进程的中断通知，可能导致程序过早终止。在 UNIX、Linux、macOS 或 Windows 系统上，按下 Ctrl+C 即可产生中断信号。

虽然某些信号无法被程序捕获，但 C++ 标准库 <csignal> 定义了一系列可捕获的信号，使程序能根据信号类型采取相应措施。

常见可捕获信号

signal() 函数

C++ 信号处理库提供 signal() 函数用于捕获异常事件，其声明如下：

void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);

简化理解：该函数接受两个参数——信号编号（整数）和指向信号处理函数的指针。

示例：捕获 SIGINT 信号

#include <iostream>
#include <csignal>
#include <unistd.h>

using namespace std;

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

int main() {
    // 注册 SIGINT 信号及其处理函数
    signal(SIGINT, signalHandler);

    while (true) {
        cout << "Going to sleep...." << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

编译运行后，程序会周期性输出 "Going to sleep...."。按下 Ctrl+C 时，程序捕获信号并输出：

Going to sleep....
Going to sleep....
Going to sleep....
Interrupt signal (2) received.

raise() 函数

程序可通过 raise() 函数主动发送信号，语法如下：

int raise(int sig);

参数 sig 为信号编号，可发送 SIGINT、SIGABRT、SIGFPE、SIGILL、SIGSEGV、SIGTERM、SIGHUP 等信号。

示例：内部触发 SIGINT

#include <iostream>
#include <csignal>
#include <unistd.h>

using namespace std;

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

int main() {
    int i = 0;
    signal(SIGINT, signalHandler);

    while (++i) {
        cout << "Going to sleep...." << endl;
        if (i == 3) {
            raise(SIGINT);  // 主动触发信号
        }
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

程序运行到第 3 次循环时自动触发信号并退出：

Going to sleep....
Going to sleep....
Going to sleep....
Interrupt signal (2) received.

最佳实践建议

• 信号处理函数应保持简短，仅设置标志或执行极简清理，避免调用非异步安全函数。
• 复杂的清理工作应在主循环中通过检查标志位完成。
• 多线程程序中需注意信号处理的线程安全性，推荐使用 sigaction() 替代 signal()。