信号集与信号阻塞详解

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信号集

多个信号可以用一个称之为信号集的数据结构来表示，不同的信号的编号可能超过一个整型量所包含的位数，所以不能用一个整型量表示信号集。POSIX定义信号量的数据类型为sigset_t，并定义了下列5个处理信号集的函数

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#include<signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
//成功返回0，失败返回-1

函数sigemptyset初始化由set指向的信号集，清除其中的所有信号，即初始化为空。函数sigfillset初始化由set指向的信号集，使其包含所有信号（包括实时信号）。
在使用信号集之前，必须使用sigemptyset或sigfillset来初始化信号集，因为C编译程序不对自动变量进行初始化，会将不赋初值的静态变量和全局变量初始化为0。而这与给定系统上信号集的实现是否相对应并不清楚，即使对应，也会导致可移植性差。

信号集初始化后，就可以在该信号集中增、删特定信号。

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#include<signal.h>
int sigaddset(sigset_t *set,int sig);
int sigdelset(sigset_t *set,int sig);
//成功返回0，失败返回-1
int sigismember(const sigset_t *set,int sig);    //是返回1，不是返回0

sigaddset将指定编号的信号添加到已有的信号集中，sigdelset将指定编号的信号从已有信号集中删除。
sigismember用来测试信号sig是不是信号集set的成员。
一个简单的示例：

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#include<signal.h>
#include<unistd.h>
int main(){
    sigset_t *set;
    if(sigemptyset(set) == -1)
        exit(1);    //初始化错误
    if(sigaddset(set,SIGINT) == -1)
        exit(1);    //添加错误
    if(sigdelset(set,SIGALRM) == -1)
        exit(1);    //删除错误
    if(sigismember(set,SIGCHLD) == 1)
        printf("yes\n");
    else    printf("no\n");
    return 0;
}

信号阻塞

内核为每个进程维护了一个信号掩码，即一组信号，并将阻塞这些信号对该进程的传递，如果将某个阻塞了的信号发送给该进程，那么对该信号的传递将延后，直至从进程信号掩码中移除该信号，从而解除阻塞为止。

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#include<signal.h>
int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oldset);
//成功返回0，出错返回-1

使用sigprocmask既可以修改进程的信号掩码，也可以获取现有掩码，或者同时修改和获取。how参数有3个不同的取值对应三种不同的操作：

  • SIG_BLOCK

    将set所指信号集内的所有信号都添加到信号掩码中，即或操作

  • SIG_UNBLOCK

    将set所指信号集内的信号从信号掩码中移除，即使要解除阻塞的信号当前未处于阻塞状态也不会出错

  • SIG_SETMASK

    将set指向的信号集赋给信号掩码

上述情况下，如果oldset不为空，则将其指向一个sigset_t结构缓冲区，用于返回之前的信号掩码。如果想获取当前的信号掩码但是不对其做更改，可以将set置为空，这时将忽略how参数。系统将忽略试图阻塞SIGKILL和SIGSTOP信号的请求，此时sigprocmask不会作为，也不会出错。
同样看一段简单的示例：

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#include<signal.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
void handler(int sig){
    printf("ouch\n");
}
int main(){
    sigset_t oldset,newset;
    sigemptyset(&oldset);
    sigemptyset(&newset);
    if(sigaddset(&newset,SIGINT))
        exit(1);
    if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&newset,&oldset) == -1)
        exit(1);
    if(signal(SIGINT,handler) == SIG_ERR)
        exit(1);
    for(int j = 1;i<10;j++){
        printf("%d\n",j);
        if(j>5)
            if(sigprocmask(SIG_SETMASK,&oldset,NULL) == -1)
                 exit(1);
        sleep(1);
    }
    exit(0);
}

在j<=5之前按下ctrl-C是没有反应的，当j>5之后进程处理刚被延后的SIGINT信号，ouch才会打印，并且我们还可以发现，5秒前不管按多少次ctrl-C，解除阻塞后只打印一遍。即不对信号进行排队处理。
如果进程收到正在阻塞的信号，那么会将该信号添加到进程的等待信号集中，解除阻塞后，会随之将该这些信号传递给进程。可以使用sigpending确定进程中处于阻塞状态的是哪些信号。

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#include<signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);    //成功返回0，出错返回-1；

sigpending为调用进程返回处于等待状态的信号集，并将其置于set指向的sigset_t结构中。如果阻塞期间修改了信号处理器，解除阻塞后会按照新的处理器程序处理该信号。

最后想吐槽下apue的翻译…

参考资料：
《深入理解计算机系统 3th》（CSAPP）
《linux/UNIX系统编程手册》（tlpi）
《UNIX环境高级编程 3th》（APUE）