信号集操作函数

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虎皮猫大人王

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一、信号集
sigset_t 类型其实是个结构体，定义在 /usr/include/bits/sigset.h 头文件中：

typedef__sigset_t  sigset_t
 typedefstruct {
         unsignedlongint __val[ _SIGSET_NWORDS ];
 }sigset_t;

而 _SIGSET_NWORDS 定义为：

复制代码

# define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))

因此，_SIGSET_NWORS 的值为 32 。

POSIX 还定义了一系列函数用来操作信号集。在 shell 下输入 man sigsetops 可查看她们的函数原型如下：

#include <signal.h>

int sigemptyset ( sigset_t * set );

int sigfillset ( sigset_t * set );

int sigaddset ( sigset_t * set , int signum );

int sigdelset ( sigset_t * set , int signum );

int sigismember ( const sigset_t * set , int signum );
各个函数的含义为：

sigemptyset : 用来初始化一个信号集，使其不包括任何信号。
sigfillset : 用来初始化一个信号集，使其保留所有信号。
sigaddset : 用来向 set 指定的信号集中添加由 signum 指定的信号。
sigdelset : 用来从 set 指定的信号集中删除由 signum 指定的信号。
sigismember : 用来测试信号 signum 是否包括在 set 指定的信号集中。

sigemptyset(), sigfillset(), sigaddset(), sigdelset() 这几个函数在执行成功时返回 0 ，失败返回 -1。函数 sigismember() 返回 1 表示测试的信号在信号集中，返回 0 表示测试的信号不在信号集中，出错返回 -1 。

注意：所有应用程序在使用信号集前，要对该信号集调用一次 sigemptyset() 或 sigfillset() 以初始化信号集。这是因为 C 语言编译器将不赋初值的外部和静态量都初始化为 0 。

二、信号屏蔽
信号屏蔽又成为信号阻塞，在 shell 下输入 man sigprocmask 可获得信号阻塞的一系列函数的说明：

#include <signal.h>

int sigprocmask ( int how , const sigset_t * set , sigset_t * oldset );
int sigpending ( sigset_t * set );
int sigsuspend ( const sigset_t * mask );
( 1 )sigprocmask() 函数
每个进程都有一个信号屏蔽码，它规定了当前阻塞而不能递送给该进程的信号集。sigprocmask() 可以检测或更改进程的信号屏蔽码。如果 oldset 是非空指针，则该进程之前的信号屏蔽码通过 oldset 返回(相当于一个备份)；如果 set 为非空指针，则函数根据参数 how 来修改信号当前的屏蔽码，how 的取值为：

SIG_BLOCK : 将进程新的信号屏蔽码设置为当前信号屏蔽码和 set 指向信号集的并集。
SIG_UNBLOCK : 将进程的信号屏蔽码设置为当前信号屏蔽码中删除了 set 所指向信号集，即 set 包含了我们希望解除阻塞的信号。即使对当前信号屏蔽码中不存在的信号使用 SIG_UNBLOCK 也是合法操作。
SIG_SETMASK : 将进程新的信号屏蔽码设置为 set 所指向的值。

函数执行成功返回 0，有错误时返回 -1，错误代码存入 errno 中。

( 2 )sigpending() 函数
函数 sigpending() 用来获取调用进程因被阻塞而不能递送和当前未决的信号集。该信号通过参数 set 返回。函数执行成功返回 0 ，有错误返回 -1，错误代码存入 errno 中。

测试代码：

#include <stdio.h>

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

void my_err ( const char * err_string , int line )
{
      fprintf ( stderr , "line:%d" , line );
      perror ( err_string );
      exit ( 1 );
}

void hander_sigint ( int signo )
{
      printf ( "recv SIGINT \n " );
}

int main ()
{
      sigset_t newmask , oldmask , pendmask ;     //定义信号集

      /*安装信号处理函数*/
      if ( signal ( SIGINT , hander_sigint ) == SIG_ERR ) {
          my_err ( "signal" , __LINE__ );   /*__LINE__ 表示当前__LINE__ 所在的行数*/
      }
      printf ( "进入睡眠10秒 \n " );
      sleep ( 10 );
      printf ( "睡眠醒来 \n " );

      /*初始化信号集 newmask 并将 SIGINT 添加进去*/
      sigemptyset ( & newmask );
      sigaddset ( & newmask , SIGINT );

      /*屏蔽信号 SIGINT*/
      if ( sigprocmask ( SIG_BLOCK , & newmask , & oldmask ) < 0 ) {
          my_err ( "sigprocmask" , __LINE__ );
      } else {
          printf ( "SIGINT blocked \n " );
      }

      sleep ( 10 );

      /*获取未决信号队列*/
      if ( sigpending ( & pendmask ) < 0 ) {
          my_err ( "sigpending" , __LINE__ );
      }

      /*检查未决信号队列里是否有 SIGINT*/
      switch ( sigismember ( & pendmask , SIGINT )) {
          case 0 :
          printf ( "SIGINT is not in pending queue \n " );
          case 1 :
          printf ( "SIGINT is in pending queue \n " );
          break ;
          case - 1 :
          my_err ( "sigismember" , __LINE__ );
          break ;
          default :
          break ;
      }

      /*解除对 SIGINT 的屏蔽*/
      if ( sigprocmask ( SIG_SETMASK , & oldmask , NULL ) < 0 ) {
          my_err ( "sigprocmask" , __LINE__ );
      } else {
          printf ( "SIGINT unblocked \n " );
      }

      while ( 1 )
     ;

      return 0 ;
}
运行及输出：

beyes@linux-beyes:~/C> ./sig_mask.exe
进入睡眠10秒
^Crecv SIGINT
睡眠醒来
SIGINT blocked
^C^C^C^C^C^C^C^C^CSIGINT is in pending queue
recv SIGINT
SIGINT unblocked
^\退出

说明：
在输出结果中， ^C 表示按下了一次 Ctrl + C 的组合键。由输出结果可以分析得：
在程序进入睡眠时(10s)，只要接收到信号，它就会马上醒过来，然后进行接收到信号处理，如上面的输出：recv SIGINT。注意到，“睡眠醒来“ 醒来这句话是在 “recv SIGINT” 之后的，这是因为程序醒来后，第一件事是要去处理信号，而并不着急要输出睡眠函数的下面的语句。接着，我们阻塞了 SIGINT 信号，然后又进入 10 秒的睡眠。这时，连续多次输入 ctrl+c 后程序并不会就立马响应这些信号。所以，当用 sigismember() 函数来测试 SIGINT 是否在未决信号队列中，由输出 SIGINT blocked 可见，SIGINT 信号确实已经被阻塞。再接着，我们解除了 SIGINT 信号的屏蔽，用的是 sigprocmask ( SIG_SETMASK , & oldmask , NULL )，这里 oldmask 是原来屏蔽的信号集(相当于在设置新的信号集前我们对之前的信号集做了一个备份)。当 SIGINT 信号的屏蔽被解除后，程序马上去处理这个信号。再注意到，SIGINT unblocked 提示后于 recv SIGINT 输出，也是因为一旦解除了被屏蔽的信号且未决信号队列中有这个信号，那么程序会立即处理信号函数，而不着急输出提示。为什么只有一次 recv SIGINT 输出呢？这是因为 SIGINT 信号是不可靠信号，当有多个这样的信号时，信号处理函数往往只会被调用一次。

实时可靠信号测试：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
void my_err( const char * err_string , int line)
{
         fprintf( stderr , "line:%d" , line);
         perror( err_string);
         exit( 1);
}
void hander_sigint( int signo)
{
         printf( "recv SIGRTMIN \n ");
}
int main()
{
         sigset_t newmask , oldmask , pendmask;     //定义信号集
        /*安装信号处理函数*/
         if ( signal( SIGRTMIN , hander_sigint) == SIG_ERR) {
                 my_err( "signal" , __LINE__);   /*__LINE__ 表示当前__LINE__ 所在的行数*/
         }
         printf( "进入睡眠30秒 \n ");
         sleep( 30);
         printf( "睡眠醒来 \n ");
         /*初始化信号集 newmask 并将 SIGINT 添加进去*/
         sigemptyset( & newmask);
         sigaddset( & newmask , SIGRTMIN);
         /*屏蔽信号 SIGINT*/
         if ( sigprocmask( SIG_BLOCK , & newmask , & oldmask) < 0) {
                 my_err( "sigprocmask" , __LINE__);
         } else {
                 printf( "SIGRTMIN blocked \n ");
         }
         printf( "设置了屏蔽实时信号 SIGRTMIN 后再睡眠10秒 \n ");
         sleep( 10);
         printf( "醒来后要查看悬而未决的SIGRTMIN 信号情况 \n ");
         /*获取未决信号队列*/
         if ( sigpending( & pendmask) < 0) {
                 my_err( "sigpending" , __LINE__);
         }
         /*检查未决信号队列里是否有 SIGINT*/
         switch ( sigismember( & pendmask , SIGRTMIN)) {
                 case 0 :
                 printf( "SIGRTMIN is not in pending queue \n ");
                 case 1 :
                 printf( "SIGRTMIN is in pending queue \n ");
                 break;
                 case - 1 :
                 my_err( "sigismember" , __LINE__);
                 break;
                 default :
                 break;
         }
         /*解除对 SIGINT 的屏蔽*/
         if ( sigprocmask( SIG_SETMASK , & oldmask , NULL) < 0) {
                 my_err( "sigprocmask" , __LINE__);
         } else {
                 printf( "SIGRTMIN unblocked \n ");
         }
         while( 1)
        ;
         return 0;
}

在测试这个程序时，先在另一个 shell 窗口里用 ps aux 找出这个程序的进程 ID，然后用另外一个程序去测试这个程序，下面的程序的作用主要是一次性发送 5 个可靠的实时信号：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>

int main( int argc , char ** argv)
{
         int i;
         int signum = SIGRTMIN;
         pid_t pid;

         if ( argc == 2)
                 pid = atoi( argv [ 1 ]);
         else return 0;

         for( i = 0; i < 5; i ++)
         {
                 if ( kill( pid , signum) < 0) {
                         perror( "kill");
                         exit( 1);
                 }
         }

         return 0;
}

先运行第一个程序：

beyes@linux-beyes:~/C> ./sig_mask2.exe
进入睡眠30秒

在 30 秒中内，我们及时的找出 sig_mask2.exe 这个程序的进程 ID ，然后结合这个 ID 用第二个程序给第一个程序发送信号：

beyes@linux-beyes:~/C> ./my_kill.exe 10546

一次性发送了 5 个 SIGRTMIN 信号，第一个程序收到信号后马上醒来响应：

recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
睡眠醒来
SIGRTMIN blocked
设置了屏蔽实时信号 SIGRTMIN 后再睡眠10秒

可见，可靠信号是每个都处理的。接着再在这 10秒内再发送一次 5 个 SIGRTMIN 信号：

beyes@linux-beyes:~/C> ./my_kill.exe 10546

这时，继续观察第一个程序的输出：

醒来后要查看悬而未决的SIGRTMIN 信号情况
SIGRTMIN is in pending queue
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
recv SIGRTMIN
SIGRTMIN unblocked
^\退出

由输出可见，对于实时的可靠信号，在解除阻塞后，每个信号都得到了处理。

在第一个帖子中，程序设置 SIGINT 阻塞时，先保存了进程的信号屏蔽字在 oldmask 中，这是为了方便以后解除 SIGINT 的阻塞。

在解除 SIGINT 的阻塞时，重新设置进程的信号屏蔽字 (SIG_SETMASK) 为 oldmask。或者也可以使用 SIG_UNBLOCK 使信号不被阻塞，但是这样会产生一个问题，当一个大的程序中其他地方可能也阻塞此信号时，使用 SIG_UNBLOCK 就会把起他地方的设置也改掉( 因为用 SIG_UNBLOCK 方法，则该进程新的信号屏蔽字是当前信号屏蔽字和 set 所指向信号集的“交集”<SIG_BLOCKS 是并集>)。因此，建议使用 SIG_SETMASK 恢复进程的信号屏蔽字而不是使用 SIG_UNBLOCK 解除特定信号的阻塞。（）

程序的结果再次证明了不可靠信号不支持排队，有可能丢失信号。

sigset_t 类型

在 sigaction 结构体中有 sa_mask 这个数据成员，它是 sigset_t 类型数据，而 sigset_t 类型如下定义：

typedef __sigset_t sigset_t
typedef struct {
unsigned long int __val [ _SIGSET_NWORDS ];
} sigset_t;

在 __val 这个数组中，记录了要阻塞的信号。设置这个数组使用 sigaddset( )函数，例如要阻塞 SIGINT信号，则：

sigaddset( & newmask , SIGINT);

其中，newmask 就是 sigset_t 类型数据。

sigset_t 具体的设置方法为，如果要屏蔽第 1 号信号 SIGHUP，就将 __val[0] 这个数的第 0 位置位；如果要将 SIGINT 信号阻塞，就会设置 __val[0] 的第 1 位；依次类推下去。

可靠信号从 SIGRTMIN 开始。它们的置位从 __val[1] 这个数开始，如要阻塞 SIGRTMIN 这个信号，就将 __val[1] 的第 0 位置位。

这样的设置，可以通过以下代码片段测试得知：

sigset_t newmask , oldmask;
sigemptyset( & newmask);
sigaddset( & newmask , SIGHUP);
for ( i = 0; i < _SIGSET_NWORDS; i ++)
if ( newmask . __val [ i ] != 0)
printf( "%d:%d \n " , i , newmask . __val [ i ]);