【Linux】信号集及相关函数（sigemptyset、sigfillset、sigprocmask）

作者：weixin_40725706 | 2024-04-20 17:52:22

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sigprocmask

1、信号集

多个信号组成的一个集合称为信号集，其系统数据类型为 sigset_t 。
在 PCB 中有两个非常重要的信号集，一个称为“阻塞信号集”，另一个是“未决信号集”。信号产生但是没有被处理（未决），在内核中将所有的没有被处理的信号存储在一个集合中（未决信号集）。这个未决状态的信号，需要被处理，处理之前需要和另一个信号集（阻塞信号集），进行比较，在处理的时候和阻塞信号集中的标志位进行查询，看是不是对该信号设置阻塞了。
信号的“未决”是一种状态，指的是从信号的产生到信号被处理前的这一段时间。
信号的“阻塞”是一个开关动作，指的是阻止信号被处理，但不是阻止信号产生。
信号的阻塞就是让系统暂时保留信号留待以后发送。由于另外有办法让系统忽略信号.所以一般情况下信号的阻塞只是暂时的，只是为了防止信号打断敏感的操作。

2、自定义信号集相关函数

以下信号集相关的函数都是对自定义的信号集进行操作

/*

    int sigemptyset(sigset_t *set);
        - 功能：清空信号集中的数据,将信号集中的所有的标志位置为0
        - 参数：set,传出参数，需要操作的信号集
        - 返回值：成功返回0， 失败返回-1

    int sigfillset(sigset_t *set);
        - 功能：将信号集中的所有的标志位置为1
        - 参数：set,传出参数，需要操作的信号集
        - 返回值：成功返回0， 失败返回-1

    int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
        - 功能：设置信号集中的某一个信号对应的标志位为1，表示阻塞这个信号
        - 参数：
            - set：传出参数，需要操作的信号集
            - signum：需要设置阻塞的那个信号
        - 返回值：成功返回0， 失败返回-1

    int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
        - 功能：设置信号集中的某一个信号对应的标志位为0，表示不阻塞这个信号
        - 参数：
            - set：传出参数，需要操作的信号集
            - signum：需要设置不阻塞的那个信号
        - 返回值：成功返回0， 失败返回-1

    int sigismember(const sigset_t *set, int signum);
        - 功能：判断某个信号是否阻塞
        - 参数：
            - set：需要操作的信号集
            - signum：需要判断的那个信号
        - 返回值：
            1 ： signum被阻塞
            0 ： signum不阻塞
            -1 ： 失败

*/
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代码举例

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

int main() {

    // 创建一个信号集,一开始可能有某些标志位为1，所以下一步需要清空
    sigset_t set;

    // 清空信号集的内容
    sigemptyset(&set);

    // 判断 SIGINT 是否在信号集 set 里
    int ret = sigismember(&set, SIGINT);
    if(ret == 0) {
        printf("SIGINT 不阻塞\n");
    } else if(ret == 1) {
        printf("SIGINT 阻塞\n");
    }

    // 添加几个信号到信号集中
    sigaddset(&set, SIGINT);
    sigaddset(&set, SIGQUIT);

    // 判断SIGINT是否在信号集中
    ret = sigismember(&set, SIGINT);
    if(ret == 0) {
        printf("SIGINT 不阻塞\n");
    } else if(ret == 1) {
        printf("SIGINT 阻塞\n");
    }

    // 判断SIGQUIT是否在信号集中
    ret = sigismember(&set, SIGQUIT);
    if(ret == 0) {
        printf("SIGQUIT 不阻塞\n");
    } else if(ret == 1) {
        printf("SIGQUIT 阻塞\n");
    }

    // 从信号集中删除一个信号
    sigdelset(&set, SIGQUIT);

    // 判断SIGQUIT是否在信号集中
    ret = sigismember(&set, SIGQUIT);
    if(ret == 0) {
        printf("SIGQUIT 不阻塞\n");
    } else if(ret == 1) {
        printf("SIGQUIT 阻塞\n");
    }

    return 0;
}
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在这里插入图片描述

3、sigprocmask函数

函数解析

/*
    int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
        - 功能：将自定义信号集中的数据设置到内核中（设置阻塞，解除阻塞，替换）
        - 参数：
            - how : 如何对内核阻塞信号集进行处理
                SIG_BLOCK: 将用户设置的阻塞信号集添加到内核中，内核中原来的数据不变
                    假设内核中默认的阻塞信号集是mask， mask | set
                SIG_UNBLOCK: 根据用户设置的数据，对内核中的数据进行解除阻塞
                    mask &= ~set(也就是先对set取反，再与mask按位与)，假设内核中默认的阻塞信号集是mask
                SIG_SETMASK:覆盖内核中原来的值
            
            - set ：已经初始化好的用户自定义的信号集
            - oldset : 保存设置之前的内核中的阻塞信号集的状态，可以是 NULL
        - 返回值：
            成功：0
            失败：-1
                设置错误号：EFAULT、EINVAL

    int sigpending(sigset_t *set);
        - 功能：获取内核中的未决信号集
        - 参数：set,传出参数，保存的是内核中的未决信号集中的信息。
*/
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代码举例

该代码首先自定义了信号集 set，并把 SIGINT 和 SIGQUIT 信号放入其中。然后又通过 sigprocmask 函数修改了内核中的阻塞信号集。接着设置了死循环，在循环内创建了一个信号集pendingset，并将当前的未决信号集的数据放入pendingset，接着遍历该信号集的前31位。

当你运行该程序时，首先输出的都会是0，接着在循环10次之前，按ctrl+c，打印出的第二位就会从0变成1（其实也就是你按ctrl+c的时候，就代表向系统发送 SIGINT 信号，但该信号通过上面的操作在内核中的阻塞信号集中已经被设置为1了，所以当系统接收到该信号时，也就会阻塞，因此该信号状态为未决，打印出的未决信号集的第二位（代表SIGINT）也就变为了1）。

10次循环之后，解除了阻塞。之前按ctrl+c也没办法停止死循环，但按完ctrl+c且10次循环之后，死循环就会自动停止，因为程序设置10次之后解除我们之前设置的信号阻塞，此时系统不再阻塞之前所发送的SIGINT 信号，于是SIGINT 信号发挥自己的作用，停止了该进程。

// 编写一个程序，把所有的常规信号（1-31）的未决状态打印到屏幕
// 设置某些信号是阻塞的，通过键盘产生这些信号

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

int main() {

    // 设置2、3号信号阻塞
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    // 将2号和3号信号添加到信号集中
    sigaddset(&set, SIGINT);
    sigaddset(&set, SIGQUIT);

    // 修改内核中的阻塞信号集
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

    int num = 0;

    while(1) {
        num++;
        // 获取当前的未决信号集的数据
        sigset_t pendingset;
        sigemptyset(&pendingset);
        sigpending(&pendingset);

        // 遍历前32位
        for(int i = 1; i <= 31; i++) {
            if(sigismember(&pendingset, i) == 1) {
                printf("1");
            }else if(sigismember(&pendingset, i) == 0) {
                printf("0");
            }else {
                perror("sigismember");
                exit(0);
            }
        }

        printf("\n");
        sleep(1);
        if(num == 10) {
            // 解除阻塞
            sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
        }

    }

    return 0;
} 
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