Linux信号处理机制（二）——阻塞信号

信号在内核中的表示

信号在内核中一般有三种状态：

（1）信号递达（Delivery）：实际执行信号的处理动作称为信号递达；

（2）信号未决（Pending）：信号从产生到递达之间的状态；

（3）信号阻塞（Block）：被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作；

注意：阻塞与忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

信号在内核中的表示可以模拟成下图：

每个信号都有两个标志位分别表示阻塞（block）和未决（pending），还有一个函数指针用来表示处理动作。信号产生时，内核在PCB中设置该信号的未决状态，直到信号递达才清除该标志。

我们对上述图的各种状态作以分析：

（1）SIGHUP信号未阻塞也未产生过（未决），当它递达时执行默认处理动作。

（2）SIGINT信号产生了，但是正在被阻塞（block），所以暂时不能被递达。虽然它的处理动作是忽略，但是在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。

（3）SIGQUIT信号未产生过，而且一旦产生就阻塞，它的处理动作是用户自定义的信号处理函数sighandler。

常规信号在递达之前产生多次只记一次，而实时信号在递达之前产生多次可依次放在一个队列里面。

上图中，每个信号只有一个比特位的未决状态，0和1两种，不需要记录该信号出现了多少次，阻塞标志与其类似。

因此未决和阻塞标志可以使用相同的数据类型 sigset_t 信号集来存储，这个类型可以表示每个信号的有效和无效状态。

在阻塞信号集中：代表是否阻塞；在未决信号集中：代表信号是否处于未决状态。

信号集操作函数

 #include <signal.h>
 int sigemptyset(sigset_t *set);// 把信号集清空
 int sigfillset(sigset_t *set); //把信号集全部置成1
 int sigaddset(sigset_t *set, int signum); //根据signum，把信号集中的对应为置成1
 int sigdelset(sigset_t *set, int signum); //根据signum，把信号集中的对应为置成0
 int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//判断signum是否在信号集中

返回值：前4个函数成功返回0，失败返回-1。sigismember 是一个布尔函数，用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号，若包含返回1，不包含返回0，出错返回-1。

信号屏蔽字

sigprocmask 函数可以读取或更改进程的信号屏蔽字（阻塞信号集）。

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

返回值：成功返回0，失败返回-1。

参数how：指示如何更改信号屏蔽字，有以下三个参数可供选择：

SIG_BLOCK：set包含了我们希望添加到当前信号屏蔽字的信号，相当于mask = mask | set
SIG_UNBLOCK：set包含了我们希望从当前信号屏蔽字中解除阻塞的信号，相当于mask = mask & ~set
SIG_SETMASK：设置当前信号屏蔽字为set所指向的值，相当于mask = set

参数set：表示你要指定的信号集合。

参数oldset：返回旧的阻塞信号集。

如果oldset是非空指针，则读取进程的当前信号屏蔽字通过oldset参数传出。如果set是非空指针，则更改进程的信号屏蔽字。如果oldset和set都是非空指针，则将原来的信号屏蔽字备份到oldset里面，然后再根据set和how参数更改信号屏蔽字。

如果调用 sigprocmask 解除了对当前若干未决信号的阻塞，则在sigprocmask返回前，至少将其中一个信号递达。

未决信号集

sigpending函数用来读取当前进程的信号未决集，通过set参数传出。

int sigpending(sigset_t *set);//读取当前进程的信号未决集

返回值：成功返回0，出错返回-1。

sigpending读取当前进程的未决信号集，通过set参数传出，调用成功返回0，失败返回-1。

我们通过例子来验证一下进程阻塞：

从上图结果可以看出，我们每隔一秒打印一遍32位信号的未决状态，由于我们阻塞了SIGINT信号，按Ctrl+C会使SIGINT信号处于未决状态。因为我们没有阻塞SIGQUIT信号，因此使用Ctrl+\也可以终止程序。

下面我们在写一个程序，当我们按下Ctrl-C的时候对2号信号置1进入未决状态，5秒之后阻塞信号集，看2号信号是否从未决状态到达递达状态。

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

void printf_pending(sigset_t *pending)
{
  int i = 0;
  for(i=0; i<32; i++)
  {
    //pending信号集中的有效信号如果包含i，返回1，不包含返回0
    if(sigismember(pending,i))
    {
      printf("1");
    }
    else 
    {
      printf("0");
    }
  }
  printf("\n");
}
void handler(int sig)
{
  printf("sig: %d\n",sig);
  return;
}
int main()
{
  sigset_t sigset,osigset;
  sigemptyset(&sigset);//初始化信号集sigset
  sigemptyset(&osigset);//初始化信号集osigset
  sigaddset(&sigset, 2);//将信号集的2号置为1
  sigprocmask(SIG_SETMASK, &sigset, &osigset);//先将sigset的信号屏蔽字备份到osigset中，再将sigset设定为当前的信号屏蔽字
  signal(2,handler);//捕捉2号信号
  int count = 0;
  sigset_t pending;
  while(1)
  {
    sigpending(&pending);//读取未决信号集
    printf_pending(&pending);//打印未决表
    sleep(1);
    if(count++ > 5)
    {
      //现将osigset的信号屏蔽字备份到sigset中，再将osigset设定为当前的信号屏蔽字
      sigprocmask(SIG_SETMASK, &osigset, &sigset);
      count = 0;//循环起来
    }
  }
  return 0;
}

运行结果如下图：

从结果可以看出，pending表的2号信号从1变成了0，即说明2号信号已经递达。