建议收藏！信号和信号量，你真的会了吗？

Harry-iu

209人浏览 · 2026-07-26 12:16:16

Harry-iu · 2026-07-26 12:16:16 发布

一句话区别：

信号（Signal）：通知进程"发生了一件事"（异步通知机制）。

信号量（Semaphore）：控制多个线程/进程"谁可以使用资源"（同步互斥机制）。

一、信号（Signal）

1. 什么是信号？

信号（Signal）是 Linux 内核向进程发送的一种异步通知机制。

它用于通知进程：

用户按下 Ctrl+C
子进程退出
定时器超时
非法访问内存
管道断开

可以理解为：

信号 = 中断 + 通知

例如：

Ctrl + C
    │
    ▼
Linux Kernel
    │
发送 SIGINT
    │
    ▼
进程收到信号

Kernel（内核）是计算机操作系统最核心的程序，主要负责管理硬件资源、充当软件与硬件的桥梁以及控制系统安全。

2. 信号的特点

异步发生
不携带大量数据（普通信号只有编号）
可以打断程序当前执行流程
每个信号都有编号
大多数信号可以被捕获（signal/sigaction）

3. 常见信号

信号	编号	含义
SIGHUP	1	终端断开
SIGINT	2	Ctrl+C
SIGQUIT	3	Ctrl+\
SIGILL	4	非法指令
SIGABRT	6	abort()：非正常退出
SIGFPE	8	除零异常
SIGKILL	9	强制结束（不能捕获）
SIGSEGV	11	段错误
SIGPIPE	13	管道断开
SIGALRM	14	alarm() 定时器
SIGTERM	15	正常结束
SIGCHLD	17	子进程结束
SIGCONT	18	继续运行
SIGSTOP	19	暂停（不能捕获）
SIGTSTP	20	Ctrl+Z

查看：

kill -l

4. 信号产生方式

（1）键盘产生

例如：

Ctrl+C

发送：

SIGINT

用户
 │
 │ Ctrl+C
 ▼
终端
 │
 ▼
Kernel
 │
 ▼
进程

（2）kill命令

例如：

kill -15 pid

或者

kill -9 pid

（3）系统调用

例如：

kill(pid,SIGUSR1);

或者

raise(SIGINT);

当前进程主动给自己发送一个 SIGINT 信号。

（4）硬件异常

例如：

int a=1/0;

产生：

SIGFPE

访问非法地址：

SIGSEGV

（5）软件条件

例如：

alarm(5);

五秒后：

SIGALRM

5. 信号处理方式

收到信号以后，有三种处理方式：

默认处理

例如：

SIGTERM

默认：

退出程序

忽略

例如：

signal(SIGINT,SIG_IGN);

按 Ctrl+C：

没有反应

捕获

例如：

void handler(int sig)
{
    printf("收到信号%d\n",sig);
}

signal(SIGINT,handler);

收到：

SIGINT

执行：

handler()

6. signal()

#include <signal.h>

signal(SIGINT,handler);

作用：

安装一个信号处理函数。

流程：

7. sigaction()

推荐使用。

比 signal() 更安全。

struct sigaction act;

act.sa_handler=handler;

sigaction(SIGINT,&act,NULL);

优势：

更稳定
可以设置屏蔽信号
可以设置更多属性

8. 信号屏蔽

有时候：

不希望现在处理信号。

可以：

先屏蔽
以后再处理

流程：

常见函数：

sigprocmask()

**<font style="color:rgb(34, 34, 34);">sigprocmask</font>** 是用于检查或修改当前线程信号屏蔽字（Signal Mask）的系统调用，其核心作用是控制哪些信号在当前时刻被“阻塞”（即暂时不递送给进程），从而实现对信号处理的精确时序控制。

9. 未决信号（Pending）

收到信号：

并不会马上执行

可能：

Pending

等待解除屏蔽。

流程：

产生信号
    │
    ▼
Pending
    │
解除Mask
    ▼
执行Handler

10. 信号生命周期

二、信号量（Semaphore）

1. 什么是信号量？

信号量（Semaphore）用于：

同步多个线程/进程对共享资源的访问。

它本质上就是：

一个整数

谁拿到资源：

--

释放资源：

++

2. 为什么需要信号量？

例如：

厕所只有3个坑位。

来了10个人。

坑位：3

A ✔
B ✔
C ✔

D 等待
E 等待
...

只有出来一个：

++

等待的人：

--

进入。

3. 信号量分类

二值信号量

只有：

0
1

作用：

类似：

Mutex

计数信号量

例如：

表示：

有5个资源

4. P操作和 V操作

经典名称：

P()

申请资源。

sem_wait()

value--

如果：

value<0

阻塞。

V()

释放资源。

sem_post()

value++

唤醒等待线程。

图解

假设：

Semaphore=3

线程A：

V()

Semaphore=0

↓

线程D 被唤醒

5. Linux POSIX信号量

头文件：

#include <semaphore.h>

创建：

sem_t sem;

初始化：

sem_init(&sem,0,3);

表示：

三个资源

等待：

sem_wait(&sem);

相当于：

P()

释放：

sem_post(&sem);

相当于：

V()

销毁：

sem_destroy(&sem);

6. 工作流程

7. 信号量实现线程同步

例如：

生产者：

生产一个数据
↓

sem_post()

消费者：

sem_wait()

↓

消费数据

流程：

8. 信号量实现互斥

初始化：

Semaphore=1

线程A

wait()

↓

进入临界区

此时：

Semaphore=0

线程B：

wait()

↓

阻塞

线程A：

post()

线程B：

继续执行

9. 信号量 VS 互斥锁

对比项	信号量	互斥锁
本质	资源计数器	加锁对象
值	可以大于1	只能锁/解锁
可控制资源数	✔	✘
谁释放	任意线程	必须加锁线程
是否适合同步	✔	一般
是否适合互斥	✔	✔（最佳）

三、信号与信号量区别

项目	信号 Signal	信号量 Semaphore
中文	信号	信号量
本质	异步通知	同步机制
谁发送	Kernel	程序员
是否携带资源	✘	✔
是否控制资源	✘	✔
是否会中断程序	✔	✘
是否用于线程同步	✘	✔
是否用于进程通信	✔	✔