linux信號集與信號屏蔽字

信號傳遞過程

• 信號源產生信號，由內核向進程發送信號
• 進程選擇是否阻塞進程，若阻塞，則信號進入阻塞信號列表，只有當解除阻塞後，進程才接收該信號，若一直不接觸，內核則將該信號從阻塞列表中移除並丟棄；若不阻塞，則進程接收信號

• 進程接收信號後，進程可屏蔽該信號，或者執行用戶編寫的處理函數，或者執行默認動作

  以上便是linux進程對信號的處理過程，如果你足夠細心，你會提出疑問：我如何才能讓進程對一個信號進行處理呢？這也就是我們這篇博客要解決的問題

一些名詞

• 信號集
  信號集顧名思義，就是信號的集合。在linux中，它的類型是sigset_t,大小是64bits。
  此時你應該又有疑問了：爲何是64bits？原因很簡單，因爲目前linux流行版本一共有64個信號(不同版本信號格式不同)，我們一個bit來表示一種信號，一共只需要64bits就行啦！！！
  那麼信號集的作用到底是什麼呢？信號集一共有64bits，自然，第一位就是1號信號(SIGHUP)，第二位就是2號信號(SIGINT)….以此類推(我們假設位號是從1開始，而不是從0開始)。那麼，假如1號位如果是1，則表示1號信號已經註冊到該信號集中；如果是0，就是爲註冊到該信號集中咯！爲什麼要把信號註冊到信號集中呢？當然是爲了批量管理信號！！！具體的用法，看到下面你就知道啦

• 抵達(delivery) && 未決(pending)
  抵達：執行信號的處理動作叫抵達。也就是說信號被進程接收啦！抵達包括：忽略，執行默認動作，執行處理函數
  未決：信號從產生到抵達直接的狀態。說白了未決就是未抵達。自然，一個信號被阻塞啦，那麼該信號就是處於未決狀態。

• 信號屏蔽狀態字(block) && 信號未決狀態字(pending)
  在進程控制塊(PCB)中的結構體中，有三個比較重要的變量，分別是：信號屏蔽狀態字，信號未決狀態字，是否忽略標誌
  信號屏蔽狀態字(block)：64bits，每一位代表該進程對對應號碼的信號是否屏蔽：1是屏蔽，0是不屏蔽
  信號未決狀態字(pending)：64bits，每一位代表該進程對對應號碼的信號的狀態：1是未決，0是不抵達
  是否忽略標誌：這裏我們不討論

需要注意的是：這些變量之間也存在一些關係，比如：進程將信號屏蔽字的2號爲置爲1，也就是說屏蔽SIGINT信號，那麼但你向進程發送該信號時(ctrl+c)，該信號必然處於未決狀態。那麼，信號未決狀態字的2號位自然也就是1啦。

信號集操作函數

POSIX.1 定義了一個數據類型sigset_t,用於表示信號集。另外,頭文件 signal.h 提供了下列五個處理信號集的函數

• sigemptyset 初始化set所指向的信號集，清除裏面所有已經註冊的信號，即將所有位置0
  int sigemptyset(sigset_t *set);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

• sigfillset 初始化由 set 指向的信號集,使其包含所有信號。即將所有位置1
  int sigfillset(sigset_t *set);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

• sigaddset 將一個信號 signo 添加到現有信號集 set 中。即將該信號對應的位置1
  int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

• sigdelset 將一個信號 signo 從信號集 set 中刪除。即將該信號對應的位置0
  int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

• sigismember 判斷指定信號 signo 是否在信號集 set 中。
  int sigismember(const sigset_t *set, int signo);
返回值:若真則返回1,若假則返回0,若出錯則返回-1

這些函數的具體運用會在下面的代碼中

sigprocmask && 設置進程的信號屏蔽字

• sigprocmask 函數可以檢測或者設置進程的信號屏蔽字。
  #include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t * set, sigset_t * oset);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

• 參數說明
  set：如果set是非空指針，則更改進程的信號屏蔽字
  oset：如果oset是非空指針，則讀取進程的當前信號屏蔽字通過oset參數傳出
  how：參數how指示如何更改
  注意：如果set爲空，那how參數顯然也沒有意義啦，信號集都沒有，我哪知道要改哪個信號的屏蔽狀態字！！！

• how 參數可選值

how	說明
SIG_BLOCK	該進程新的信號屏蔽字是其當前信號屏蔽字和 set 指向信號集的並集。set 包含了我們希望阻塞的信號。
SIG_UNBLOCK	該進程的信號屏蔽字是當前信號屏蔽字和 set 所指向信號集補給的交集。set 包含了我們希望解除阻塞的信號。
SIG_SETMASK	設置當前信號屏蔽字設置爲 set 所指向的信號集。

上面的東西是不是不是很懂，那麼我們通俗點講

how	說明
SIG_BLOCK	把set信號集裏面的信號全部設置爲阻塞
SIG_UNBLOCK	把set信號集裏面的信號全部解除阻塞
SIG_SETMASK	把set信號集裏面的信號全部設置爲阻塞或者解除阻塞(當前信號屏蔽字可能是阻塞，，也可能是接觸阻塞)

• 下面我們來看一個具體的例子

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>

void handler()
{
    printf("SIG_INT respond\n");
    return;
}

int main()
{
    char tmp = 'a';
    sigset_t bset; //用來設置阻塞的信號集

    sigemptyset(&bset); //清空信號集
    sigaddset(&bset, SIG_INT); //將SIG_INT信號添加到信號集中

    if(signal(SIG_INT, handler) == SiG_ERR)//註冊安裝處理函數
        perror("signal err:");

    sigprocmask(SIG_BLOCK, &bset, NULL); //阻塞SIG_INT信號

    while(tmp != 'q' )
    {
        tmp = getchar();
    }
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &bset, NULL);//解鎖阻塞

    pause();
    return 0;
}


編譯運行此函數，按一下步驟輸入：
程序運行到getchar(), 輸入ctrl+c，此時並未看見執行信號處理函數
輸入'q'，退出循環，再按ctrl+c，看見控制端打印SIG_INT respond


sigpending 獲取進程未決的信號集

• sigpending 獲取當前進程所有未決的信號。通過其 set 參數返回未決的信號集。
  #include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);
返回值:若成功則返回0,若出錯則返回-1

通俗地將，就是：一旦調用sigpending函數，那麼set信號集中，處於未決狀態的信號對應的位，被置爲1

• 看個例子

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>

void printsigset(sigset_t *set) 
{
    int i;
    for (i=1; i<NSIG; ++i)
    {
        if (sigismember(set, i))//置1的位，說明對應信號在信號集 set中。返回真，則打印1。如01000000000000....說明2號信號是處於未決狀態
            putchar('1');
        else
            putchar('0');
    }
    printf("\n");
}


int main()
{
    char tmp = 'a';
    sigset_t bset; //用來設置阻塞的信號集
    sigset_t pset; //用來打印未決信號集

    sigemptyset(&bset); //清空信號集
    sigaddset(&bset, SIG_INT); //將SIG_INT信號添加到信號集中

    sigprocmask(SIG_BLOCK, &bset, NULL); //阻塞SIG_INT信號

    for(;;;)
    {
        //獲取未決 字信息
        sigpending(&pset);//若一信號是未決狀態，則將set對應位置1

        //打印信號未決 sigset_t字
        printsigset(&pset);
        sleep(1);
    }
    pause();
    return 0;
}


程序開始執行：打印000000000000......
輸入ctrl+c，因爲SIG_INT被阻塞，所以該信號處於未決狀態
故輸出01000000000000000......

需要注意的是：如果在信號處理函數中對某個信號進行解除阻塞時，則只是將pending位清0，讓此信號遞達一次（同個實時信號產生多次進行排隊都會抵達），但不會將block位清0，即再次產生此信號時還是會被阻塞，處於未決狀態。