C++ 中如何处理 SIGABRT 信号？

引言

在 C++ 中，信号会将程序的某个事件通知给程序。SIGABRT 就是这样一种信号，它向进程发送一个信号，表明进程必须中止。这通常发生在程序执行 abort() 函数时，通常是由于错误或断言失败引起的。响应此信号对于运行清理任务或在程序退出前记录一些信息非常有用。

本文档将尝试解释 C++ 中 SIGABRT 信号的各种特性。我们将讨论导致此信号的其他情况以及在程序中解决此问题的方法。此外，您还将了解 SIGABRT 的用途、优缺点，最后还将看到一个 C++ 程序，演示如何处理 SIGABRT 信号的发生而终止程序。

关于 SIGABRT 信号

SIGABRT 是发送给进程以告知其中止或终止的信号。它通常在特定上下文中用于表示程序遇到了致命错误，无法继续执行剩余指令。该信号由进程本身使用 abort() 函数生成，该函数通常在以下情况被调用：

• 断言失败
• 未处理的异常
• 运行时检测到的关键逻辑错误

SIGABRT 如何工作？

当进程调用 abort() 函数时，操作系统会使用 SIGABRT 信号标记该进程。默认情况下，此信号将终止进程并创建一个核心转储文件，该文件包含进程终止时内存的状态。此核心转储可用于调试目的，以便了解导致中止的程序状态。

引发 SIGABRT

我们可以使用 C 标准库中的 abort() 函数在代码中手动引发 SIGABRT 信号。

输出

 
Program will abort now...   

什么会导致 SIGABRT 信号？

• 显式调用 abort(): 程序调用 abort() 函数，该函数发送 SIGABRT 信号并停止进程。
• 断言失败: assert 宏常常会因程序中的逻辑错误或不正确的假设而失败，从而导致 abort() 调用。
• 库错误: 更重要的是，第三方代码（如标准库函数）在遇到致命或无法恢复的错误时调用 abort() 并不罕见。
• 未捕获的异常: 在某些上下文或环境中，如果 C++ 中出现未捕获的异常，它将导致调用 abort()。
• 内存管理函数使用不当: 它们还指出，malloc 或 free 等内存管理函数使用不当意味着库会调用 abort()，因为它发现了某种 RAM 违规或库使用的内存区域的损坏。
• 内部状态损坏: 堆损坏，尤其是在伴随运行时检查使用的情况下，可能导致 abort() 执行，对必要的内部结构造成严重损坏。
• 重复释放或无效释放: 对特定内存块重复调用 free 或释放未动态分配的内存也会触发该信号。
• 在错误处理中调用 abort(): 这里提到的自定义错误处理代码在错误被认为不可避免时，实际上可能已经调用了 abort()。
• 资源限制超出: 超出某些资源限制可能以一种隐藏的方式导致 abort() 调用（例如，在某些实现中，堆栈大小超过某个限制）。
• 内存访问对齐错误或无效: 缓存/TLB/段错误示例、运行时检查或内存调试工具检测到无效或对齐错误的访问可能导致 abort 信号。

处理 SIGABRT 信号

SIGABRT 信号必须通过删除库信号处理程序来处理，并设置一个自定义信号处理程序，该处理程序在信号发生时被调用。这允许您在程序因 abort 请求而突然结束之前执行某些操作。以下是处理 C++ 程序中 SIGABRT 的分步指南：以下是处理 C++ 程序中 SIGABRT 的分步指南。

第一步：建议在模板中也包含必要的头文件声明。

包含包含信号处理所需的所有函数和宏的 <csignal> 头文件。

第二步：规定为了处理上一步中收到的信号，必须创建一个信号处理程序函数。

SIGABRT，即中止信号，通常表示调试器中断 - 实现 _abrt_handler 函数。此函数将用于转换获得的信号。

第三步：确保当前信号处理程序已正式注册。

这是通过调用 signal() 函数并传递信号编号和信号处理程序函数作为参数来完成的。这会将处理程序与 SIGABRT 信号关联起来，SIGABRT 是给任何正在运行的程序提供的终止信号。

示例：处理 SIGABRT 信号的 C++ 程序

输出

 
SIGABRT signal received. Performing cleanup...


=== Code Exited With Errors ===   

SIGABRT 信号的应用

• 调试: 初始帖子指出，此特定信号 SIGABRT 在调试中非常有用。当触发断言且表达式计算结果为 0 时，abort() 信号会引发 SIGABRT 信号。此操作可以中断程序并创建核心转储，从而更容易开发人员理解程序在失败期间的状态。
• 错误处理: 有些人将其用作更复杂的错误处理、信号处理方法（如 SIGABRT）的一部分。如果程序由于无法恢复的条件而必须强制终止，则可以调用 abort() 来发送 SIGABRT 信号并退出，这也有助于适当释放资源。
• 断言机制: C++ 代码中常见的断言宏，如 assert(fieldsReceived)，会利用 Sigabrt 在条件为 false 时停止程序。这对于开发人员了解在开发和测试过程中可能未预料到的其他事件很有帮助。
• 信号处理实践: 这种处理提供了关于 SIGABRT 信号中信号处理程序如何实现的一些实践。它允许开发人员了解如何在任何给定程序中处理通常称为异常的情况。
• 关键错误检测: 如果程序完整性或安全性存在任何问题，或者应用程序是长期运行或关键的，我们可以使用 SIGABRT 来控制这些情况。它还有助于确保程序不会超出其输入的范围而运行。
• 优雅终止: 如果程序无法自行修复，SIGABRT 可以在发生错误时实现干净、有意的关闭。这对于服务器应用程序或其他长时间运行的进程至关重要，以确保它们不会悬挂在不稳定的状态。
• 内存调试: 在实现过程中，内存调试工具或库可能会利用 SIGABRT 的组合效应来指示内存错误，如内存泄漏或堆损坏。这在应用程序开发中诊断软件内存问题非常有用。

总之，SIGABRT 信号对于实现关键问题的通用解决方案、深度问题解决以及达到最高级别的软件稳定性非常有用。

SIGABRT 信号的优点

• 调试辅助: SIGABRT 在调试中非常有价值，这一点怎么强调都不为过。对于信号，它通常会生成核心转储，通过该转储，开发人员可以查看程序终止时的状态并解决问题。
• 断言失败: SIGABRT 经常用于断言机制。如果断言检查失败，则会引发 SIGABRT，从而使程序员更有可能在程序开发阶段捕获程序算法或测试条件中的此类缺陷。
• 优雅终止: 当程序处于危险状态或面临致命条件时，它可以帮助程序干净地退出。这消除了资源泄漏，并确保函数中使用的所有资源都以正确的方式释放。
• 错误处理: 尽管如此，在扩展或关键用例中，SIGABRT 可用于跟踪和报告影响程序完整性或安全性的关键条件。它还有助于防止程序处于不稳定状态并继续运行。
• 内存调试: _SIGHART: 最常见的是，SIGABRT 被内存调试工具或库用于报告内存问题，如内存泄漏、堆损坏等，以帮助开发人员清理代码中的内存问题。

SIGABRT 信号的缺点

• 突然终止: 当达到 SIGABRT 时，程序会立即停止，这可能在生产环境中导致许多问题，因为程序在任何时候都可能中断，没有任何预警。应特别注意此信号，以确保其正确处理，避免出现严重后果，包括不正确的清理和发送不正确的错误消息。
• 核心转储: 尽管 SIGABRT 生成的所有核心转储在诊断错误时可能很有用，但它们需要大量磁盘空间，并且可能包含私人信息。核心转储在确保安全以及磁盘空间使用方面都带来了挑战。
• 错误处理中过度使用: 将 SIGABRT 作为错误控制的主要防御线会导致程序缺乏必要的健壮性。并非所有错误都应该通过触发错误来处理，通常最好使用其他方法，如异常或错误代码。
• 平台依赖性: 关于 SIGABRT 的一些说明：虽然它会生成核心转储，但 SIGABRT 的处理方式将取决于操作系统平台和环境。这可能导致跨系统使用的错误处理和调试技术不一致和不公平。
• 复杂性: SIGABRT 信号和核心转储的分析，以及经验不足的低级调试原理，超出了常规编程工作的范围，需要经验。获得这些技能可能需要时间和精力；然而，这些开发人员可能需要一些时间来诊断问题，然后再修复它。
• 总之，虽然 SIGABRT 信号在调试、错误处理和程序完整性方面提供了许多好处，但它也带来了与程序终止、核心转储和平台依赖性相关的潜在缺点。仔细权衡这些利弊并在软件开发中明智地使用 SIGABRT 至关重要。

结论

SIGABRT 信号是 C++ 和其他编程语言中用于处理关键错误、调试和确保程序完整性的强大工具。本文档深入探讨了 SIGABRT，涵盖了其目的、行为、实际应用以及其优点和局限性。

我们讨论了断言失败、未处理的异常、关键逻辑错误以及内存管理函数使用不当等情况通常如何触发 SIGABRT。处理 SIGABRT 包括安装自定义信号处理程序，这允许开发人员在优雅终止程序之前执行清理任务或日志记录。

此外，我们还强调了 SIGABRT 的各种实际应用，包括调试、错误处理、断言机制和关键错误检测。虽然 SIGABRT 提供了许多好处，例如辅助调试和确保优雅终止，但它也带来了一些潜在的缺点，例如程序突然终止和平台依赖性。

理解 SIGABRT 的优缺点对于在软件开发中对其使用做出明智的决定至关重要。通过有效且明智地利用 SIGABRT，开发人员可以增强其应用程序的健壮性、可靠性和可维护性。