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c++中如何实现简单的信号处理_c++ signal函数捕获异常信号【汇总】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-22 16:33:09

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来源于php中文网

原创

signal()仅能捕获异步信号(如SIGINT、SIGTERM、SIGSEGV等),不能捕获C++异常、浮点异常或线程取消;其本质是POSIX信号机制的C封装,与try/catch无关。

c++中如何实现简单的信号处理_c++ signal函数捕获异常信号【汇总】

signal() 函数能捕获哪些信号?

signal() 只能捕获异步信号(如 SIGINTSIGTERMSIGSEGV),不能捕获 C++ 异常(throw)、浮点异常(默认不触发信号)、或线程取消。它本质是 POSIX 信号机制的 C 封装,和 try/catch 完全无关。

常见可捕获信号包括:

  • SIGINT:Ctrl+C 触发
  • SIGTERMkill 默认发送
  • SIGUSR1/SIGUSR2:用户自定义用途
  • SIGSEGVSIGABRT:可捕获但**不推荐用于错误恢复**——进入信号处理函数时可能已损坏,调用大多数标准库函数(如 printfstd::cout)是未定义行为

如何安全注册一个 signal 处理器

必须用 sigaction() 替代过时且不可靠的 signal()。POSIX 标准明确指出 signal() 行为在不同系统上不一致(比如是否自动重置 handler、是否阻塞同类型信号)。

正确做法:

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  • sigaction() 显式设置 sa_flags(例如 SA_RESTART 避免系统调用被中断)
  • 处理函数签名必须是 void handler(int sig)
  • 只在 handler 中调用异步信号安全函数(write()_exit()siglongjmp() 等;禁止std::coutmallocpthread_mutex_lock
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = [](int sig) {
    const char msg[] = "Caught SIGINT\n";
    write(STDERR_FILENO, msg, sizeof(msg) - 1);
    _exit(1); // 不要用 exit() —— 它不是 async-signal-safe
};
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = SA_RESTART;
sigaction(SIGINT, &sa, nullptr);

为什么不能在 signal handler 里 throw 异常?

C++ 标准规定:从 signal handler 中 throw 会直接调用 std::terminate()。因为异常栈展开(stack unwinding)与信号中断上下文冲突,编译器无法保证对象析构或异常传播的正确性。

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如果你需要“信号转异常”,只能在 handler 中设置标志位,然后由主循环轮询检测:

  • 声明 volatile sig_atomic_t g_sig_received = 0;sig_atomic_t 是唯一保证原子读写的类型)
  • handler 中只写入 g_sig_received = sig;
  • 主逻辑定期检查该变量,并在安全上下文中 throw 自定义异常

注意:volatile 不解决数据竞争,仅防止编译器优化掉读写;多线程下仍需配合 sigprocmask()pthread_sigmask() 控制信号递送目标线程。

替代方案:更现代、更可控的信号处理方式

在支持 C++11 及以上的环境中,优先考虑:

  • std::signal() 仅作兼容层,不新增功能
  • signalfd()(Linux 特有)将信号转为文件描述符,配合 epoll 统一事件循环 —— 完全规避信号 handler 的限制
  • sigwaitinfo() 在专用线程中同步等待信号(需先用 pthread_sigmask() 屏蔽所有线程的信号)
  • 对于崩溃诊断,用 backtrace() + sigaltstack() 设置备用栈,避免 SIGSEGV 时主栈溢出

真正棘手的是 SIGSEGVSIGBUS —— 它们往往意味着内存越界或非法访问,此时首要任务是记录上下文并退出,而不是尝试“恢复”。强行处理只会掩盖 bug,让问题更难复现。

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