Linux信号与系统调用：异步中断与处理策略

信号和系统调用在Linux编程中扮演着重要的角色，它们确保了系统的稳定性和灵活性。首先，信号是一种异步的中断机制，类似于软件级别的中断，用于处理非正常情况，比如用户按下Ctrl+C。由于信号的突发性，它们可以在程序执行的任何时刻发生，打断正常的控制流程，进而执行相应的信号处理函数。 在Linux中，系统调用通常是同步的，这意味着如果进程在执行一个系统调用时，除非遇到特殊例外（如慢速系统调用如read、write、网络操作或磁盘I/O，以及wait和pause），信号会被挂起，直到系统调用完成。当系统调用因信号中断时，程序员可以选择通过循环重试或设置SA_RESTART标志来决定是否重新启动该系统调用。 信号的来源多种多样，包括硬件异常（如除数为零或非法内存访问）和软件异常（通过函数如kill、raise、alarm或setitimer手动发出）。早期的Unix系统信号机制存在一些问题，导致小于SIGRTMIN（1~31）的信号被称为不可靠信号，它们在处理后会恢复到默认状态，且不支持信号排队。相比之下，可靠信号（SIGRTMIN到SIGRTMAX之间）解决了这些问题，支持信号排队，即使同一信号多次触发，处理函数也会被调用相应次数。 Linux信号被分为实时和非实时两类，共64种，其中前32种是非实时信号（不可靠），后32种是实时信号（可靠）。实时信号支持信号排队，这对于某些需要快速响应的应用场景至关重要。 在Linux系统中，常见的信号如SIGABRT（由程序异常终止时触发）、SIGALRM（定时器超时时发出）、SIGBUS（总线错误）和SIGCHLD（子进程终止或退出时父进程接收到）都有其特定的含义和默认处理方式。例如，SIGABRT通常会导致进程终止并生成核心转储文件，而SIGCHLD则默认被忽略，但可以通过设置不同的处理策略来处理子进程的状态变化。 理解并熟练运用信号和系统调用对于编写健壮的Linux程序至关重要，因为它能帮助开发者在处理各种异常情况时，确保程序的稳定性和可恢复性。同时，正确管理信号也能提高程序的可维护性和性能。