📚 课程目录第4章信号集操作

4. 信号集操作

信号集操作，说白了就是一组管理信号状态的工具函数。我刚开始学这部分时，觉得不就是几个API嘛，用的时候查手册就行。直到有一次线上服务莫名其妙丢信号，排查了整整两天，才发现是信号集没处理好。嗯，从那以后我再也不敢小看这几个函数了。

4.1 信号集是什么？

信号集（sigset_t）本质上是一个位图。每个信号对应一个比特位，1表示该信号在集合中，0表示不在。Linux支持64种信号，所以sigset_t至少需要64位。

我个人习惯把信号集想象成一个「信号清单」——你要屏蔽哪些信号，就把它加到清单里。就这么简单。

4.2 信号集的基本操作

先看一组最基础的函数，它们负责构建信号集本身：

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);    // 清空信号集
int sigfillset(sigset_t *set);     // 填满信号集
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);   // 添加信号
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);   // 删除信号
int sigismember(const sigset_t *set, int signum); // 检查信号是否存在

这里有个坑，我踩过：sigemptyset和sigfillset是初始化函数，不是重置函数。如果你对一个已经用过的信号集调用sigaddset，必须先调用sigemptyset或sigfillset初始化，否则结果是未定义的。

警告： 永远不要直接对未初始化的sigset_t变量进行操作。我曾经见过有人声明了一个局部sigset_t变量就直接调用sigaddset，结果在不同编译器下行为完全不一样。

来看一个完整的例子：

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

int main() {
    sigset_t set;
    
    // 初始化空集
    sigemptyset(&set);
    
    // 添加SIGINT和SIGTERM
    sigaddset(&set, SIGINT);
    sigaddset(&set, SIGTERM);
    
    // 检查SIGINT是否在集合中
    if (sigismember(&set, SIGINT)) {
        printf("SIGINT is in the set\n");
    }
    
    // 删除SIGTERM
    sigdelset(&set, SIGTERM);
    
    // 填满所有信号
    sigfillset(&set);
    
    return 0;
}

4.3 sigprocmask：信号屏蔽的艺术

sigprocmask是信号集操作的核心。它告诉内核：当前进程要屏蔽哪些信号。被屏蔽的信号不会立即递送，而是变成「挂起」状态。

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

参数how有三种模式：

how值	含义	实际场景
SIG_BLOCK	将set中的信号添加到当前屏蔽集	临时屏蔽某些信号，保护临界区
SIG_UNBLOCK	从当前屏蔽集中移除set中的信号	解除屏蔽，让信号可以递送
SIG_SETMASK	用set完全替换当前屏蔽集	彻底改变信号屏蔽策略

我个人最常用的是SIG_BLOCK和SIG_UNBLOCK的组合。为什么？因为SIG_SETMASK太粗暴了，容易把之前设置的屏蔽信息覆盖掉。

技巧： 如果你只是想临时屏蔽信号，记得保存旧的屏蔽集（oldset参数），操作完再恢复。这是最安全的做法。

来看一个实际例子：

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

void handler(int sig) {
    printf("Caught signal %d\n", sig);
}

int main() {
    sigset_t newmask, oldmask;
    
    // 设置SIGINT的处理函数
    signal(SIGINT, handler);
    
    // 初始化信号集，添加SIGINT
    sigemptyset(&newmask);
    sigaddset(&newmask, SIGINT);
    
    // 屏蔽SIGINT，保存旧的屏蔽集
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
    
    printf("SIGINT is blocked. Press Ctrl+C...\n");
    sleep(5);  // 这5秒内按Ctrl+C，信号会被挂起
    
    // 恢复旧的屏蔽集（解除SIGINT的屏蔽）
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    
    printf("SIGINT is unblocked now.\n");
    sleep(3);  // 之前挂起的SIGINT会在这里递送
    
    return 0;
}

运行这段代码，你在第一个sleep期间按Ctrl+C，信号不会立即处理，而是等到sigprocmask恢复后才递送。这就是信号屏蔽的典型用法。

4.4 sigpending：查看挂起的信号

sigpending函数告诉你：当前有哪些信号被屏蔽了，正在排队等待处理。

int sigpending(sigset_t *set);

这个函数特别适合调试。我曾经在排查一个信号丢失的问题时，就是靠sigpending发现信号其实已经到达了，只是被屏蔽了没处理。

来看一个完整的实战例子：

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

int main() {
    sigset_t newmask, oldmask, pending;
    
    // 屏蔽SIGQUIT
    sigemptyset(&newmask);
    sigaddset(&newmask, SIGQUIT);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask);
    
    // 给自己发送SIGQUIT
    kill(getpid(), SIGQUIT);
    
    // 检查挂起的信号
    sigpending(&pending);
    if (sigismember(&pending, SIGQUIT)) {
        printf("SIGQUIT is pending\n");
    }
    
    // 解除屏蔽，信号会被递送（默认行为是终止进程）
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
    
    printf("This line may not be reached\n");
    return 0;
}

4.5 知识体系总览

下面这张图总结了信号集操作的核心流程：

4.6 实战中的避坑指南

我在项目中遇到过几个典型问题，分享出来供你参考：

信号丢失问题：标准信号不会排队。如果同一个信号被屏蔽期间多次产生，解除屏蔽后只会递送一次。实时信号（SIGRTMIN+）可以排队，但数量有限。
线程与信号：sigprocmask是进程级别的。在多线程程序中，应该用pthread_sigmask来控制每个线程的信号屏蔽。
不可屏蔽信号SIGKILL和SIGSTOP不能被屏蔽，也不能被捕获。这是内核的硬性规定，别想着绕过。

  核心要点： 信号集操作是信号处理的基础。先构建集合，再设置屏蔽，最后检查挂起——这个流程要形成肌肉记忆。我每次写信号处理代码，都会先画一遍这个流程图。

嗯，信号集操作就讲到这里。记住一句话：信号集是工具，sigprocmask是核心，sigpending是调试利器。把这几个函数用熟了，信号处理这块你就掌握了八成。