结构体 sigaction 详解结构体 sigaction 详解在 Unix 和类 Unix 系统（如 Linux）中

结构体 `sigaction` 详解

在 Unix 和类 Unix 系统（如 Linux）中，信号（signal）是操作系统与进程之间的一种异步通信机制。信号可以用于通知进程某些异步事件的发生，例如按下 Ctrl+C 触发的 SIGINT 信号，或者一个子进程结束时触发的 SIGCHLD 信号。为了处理这些信号，程序需要使用适当的信号处理机制。struct sigaction 是一种现代且灵活的方式来处理信号，与传统的 signal 函数相比，它提供了更高的控制能力。

什么是 `struct sigaction`

struct sigaction 是用来设置自定义的信号处理函数的结构体，它包含了信号处理函数以及一些控制信号处理行为的选项。它通常与 sigaction() 系统调用一起使用，用于捕捉和处理信号。

`struct sigaction` 的定义

在头文件 <signal.h> 中，struct sigaction 通常定义如下：

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);         // 信号处理函数
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  // 扩展的信号处理函数
    sigset_t sa_mask;                // 在处理该信号时要阻塞的其他信号
    int sa_flags;                    // 控制信号处理行为的标志
    void (*sa_restorer)(void);       // 废弃字段（通常不使用）
};

`struct sigaction` 的成员解释

sa_handler：
- 这是指向信号处理函数的指针。当某个信号发生时，操作系统会调用这个函数。
- 该函数接受一个 int 类型的参数，表示信号编号（如 SIGINT, SIGTERM 等）。
- 可以将 sa_handler 设置为以下几种值：
  - 自定义信号处理函数：程序自定义的函数，用于处理信号。
  - SIG_DFL：执行该信号的默认处理动作。
  - SIG_IGN：忽略该信号。
示例：
```
void signal_handler(int signum) {
    printf("Received signal %d\n", signum);
}
```
sa_sigaction：
- 这是 sa_handler 的一个增强版本，适用于需要获取更详细信号信息的情况。
- 当 sa_flags 中设置了 SA_SIGINFO 标志时，sa_sigaction 会被调用，而不是 sa_handler。
- sa_sigaction 提供了三个参数：
  - int：表示信号编号。
  - siginfo_t *：提供关于信号的更多详细信息，如信号来源、进程ID等。
  - void *：提供与信号相关的上下文信息（如 CPU 寄存器的状态）。
示例：
```
void extended_signal_handler(int signum, siginfo_t *info, void *context) {
    printf("Received signal %d from process %d\n", signum, info->si_pid);
}
```
sa_mask：
- sa_mask 是一个 sigset_t 类型的信号集，用于指定在处理当前信号时，应该被阻塞的其他信号。
- 在信号处理程序运行时，sa_mask 中的信号会被暂时阻塞，以防止它们中断当前的信号处理。
- 可以通过 sigemptyset() 清空信号集，或通过 sigaddset() 添加需要阻塞的信号。
示例：
```
sigemptyset(&act.sa_mask);   // 清空信号掩码
sigaddset(&act.sa_mask, SIGTERM);   // 阻塞 SIGTERM 信号
```
sa_flags：
- sa_flags 用于设置信号处理行为的标志位，可以取多个值：
  - SA_RESTART：让被信号中断的系统调用自动重启。
  - SA_SIGINFO：启用 sa_sigaction 处理信号，而非 sa_handler。
  - SA_NOCLDSTOP：如果信号为 SIGCHLD，当子进程暂停时，不发送此信号。
示例：
```
act.sa_flags = SA_RESTART;  // 启用系统调用自动重启
```
sa_restorer：
- 这是一个过时的字段，通常不需要设置和使用。它曾经用于指定信号处理函数返回时的清理函数，但现在已经被废弃。

使用 `struct sigaction` 设置信号处理程序

要使用 sigaction 处理信号，首先需要定义一个 struct sigaction 结构体，然后使用 sigaction() 系统调用来注册信号处理程序。

示例代码

以下是一个完整的使用 sigaction 捕捉 SIGINT 信号（通常是按下 Ctrl+C 时触发的信号）的示例：

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

void signal_handler(int signum) {
    printf("Caught signal %d\n", signum);
}

int main() {
    struct sigaction act;
    
    // 指定处理函数
    act.sa_handler = signal_handler;
    
    // 清空信号掩码，表示不阻塞任何信号
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    
    // 使用默认标志
    act.sa_flags = 0;
    
    // 注册 SIGINT 信号的处理程序
    sigaction(SIGINT, &act, NULL);
    
    // 无限循环，等待信号
    while (1) {
        printf("Waiting for signal...\n");
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

输出：

当按下 Ctrl+C 时，程序将输出：

Waiting for signal...
Caught signal 2

其中，2 是 SIGINT 信号的编号。

总结

struct sigaction 提供了灵活且强大的信号处理机制，使程序可以在接收到信号时执行自定义的处理函数。与传统的 signal() 函数相比，它提供了更多的选项，如信号掩码、扩展的 sa_sigaction 和更多的控制标志。通过 sigaction，程序可以在异步事件发生时做出更精细和可靠的处理，广泛应用于系统级编程、网络服务等需要信号管理的领域。

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