sigprocmask 函数深度解析

sigprocmask 函数深度解析

sigprocmask 是 Linux 信号处理的核心函数，用于控制进程的信号屏蔽字（Signal Mask）。它直接决定了哪些信号会被阻塞（blocked），是构建可靠信号处理机制的基础。

---

函数原型

#include <signal.h>int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

---

参数详解

1. how：操作类型（行为模式）

值	宏定义值	含义	数学表达
SIG_BLOCK	0	将 set 中的信号添加到当前屏蔽字	新掩码 = 当前掩码 ∪ set
SIG_UNBLOCK	1	将 set 中的信号移除出当前屏蔽字	新掩码 = 当前掩码 - set
SIG_SETMASK	2	将当前屏蔽字直接替换为 set 指定的信号集	新掩码 = set

⚠️ 非法值处理：如果 how 不是以上三个值，函数返回 -1 并设置 errno = EINVAL

2. set：输入信号集指针

值	含义
非NULL	指向包含操作信号的 sigset_t 对象，具体操作由 how 决定
NULL	不改变当前屏蔽字（此时 how 被忽略），仅用于获取当前屏蔽字到 oldset

3. oldset：输出信号集指针

值	含义
非NULL	函数将在此存储修改前的信号屏蔽字
NULL	不保存之前的屏蔽字

---

返回值

值	含义
0	成功
-1	失败，设置 errno

---

错误码（errno）

错误码	含义	常见触发场景
EFAULT	无效的内存地址	set 或 oldset 指向非法地址
EINVAL	无效的 how 参数	how 不是 SIG_BLOCK/UNBLOCK/SETMASK

---

核心功能图解

---

使用场景详解

场景1：阻塞特定信号（SIG_BLOCK）

sigset_t new_set;
sigemptyset(&new_set);
sigaddset(&new_set, SIGINT);  // 添加 SIGINT
sigaddset(&new_set, SIGTERM); // 添加 SIGTERM// 阻塞 SIGINT 和 SIGTERM
sigprocmask(SIG_BLOCK, &new_set, NULL);/* 临界区代码（不会被 SIGINT/SIGTERM 中断） */

场景2：解除信号阻塞（SIG_UNBLOCK）

sigset_t unblock_set;
sigemptyset(&unblock_set);
sigaddset(&unblock_set, SIGINT);// 解除 SIGINT 阻塞
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &unblock_set, NULL);

场景3：完全替换屏蔽字（SIG_SETMASK）

sigset_t full_set, old_set;
sigfillset(&full_set);  // 包含所有信号// 阻塞所有信号，保存旧屏蔽字
sigprocmask(SIG_SETMASK, &full_set, &old_set);/* 绝对安全临界区 */// 恢复原始屏蔽字
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, NULL);

场景4：获取当前屏蔽字（set=NULL）

sigset_t current_mask;// 获取但不修改当前屏蔽字
sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &current_mask);// 检查 SIGINT 是否被阻塞
if (sigismember(&current_mask, SIGINT)) {printf("SIGINT is currently blocked\n");
}

---

特殊信号处理规则

1. 不可阻塞信号：

   // 尝试阻塞 SIGKILL/SIGSTOP 会被忽略
   sigset_t mask;
   sigaddset(&mask, SIGKILL);
   sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL); // 实际无效
   

2. 信号处理期间的自动屏蔽：

   void handler(int sig) {// 执行期间自动阻塞当前信号 (SIGINT)// 同时阻塞 sa_mask 中指定的信号
   }int main() {struct sigaction sa;sa.sa_handler = handler;sigemptyset(&sa.sa_mask);sigaddset(&sa.sa_mask, SIGQUIT); // 额外屏蔽 SIGQUITsigaction(SIGINT, &sa, NULL);
   }
   

---

多线程注意事项

// 错误！进程级函数影响所有线程
sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); // 正确：线程安全版本
pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

特性	sigprocmask	pthread_sigmask
作用范围	整个进程	单个线程
线程安全	否	是
标准	POSIX 进程标准	POSIX 线程标准
推荐场景	单线程程序/主线程初始化	多线程程序的信号控制

---

原子操作保障

危险的非原子操作：

// 第1步：解除阻塞
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);// 此处可能发生信号递送并丢失！// 第2步：等待信号
pause(); // 可能永远阻塞

安全的原子方案：

// 准备等待的信号集
sigset_t wait_mask;
sigemptyset(&wait_mask);
sigaddset(&wait_mask, SIGINT);// 原子操作：设置临时屏蔽+等待
sigsuspend(&wait_mask); // 安全等待SIGINT

---

完整示例：临界区保护

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>void critical_section() {sigset_t new_mask, old_mask;// 步骤1：准备阻塞所有信号sigfillset(&new_mask);// 步骤2：设置屏蔽字（进入临界区）if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &new_mask, &old_mask) == -1) {perror("sigprocmask failed");return;}/* ===== 临界区开始 ===== */printf("Entered critical section\n");// 模拟关键操作for (int i = 0; i < 3; i++) {write(STDOUT_FILENO, ".", 1);sleep(1);}write(STDOUT_FILENO, "\n", 1);/* ===== 临界区结束 ===== */// 步骤3：恢复原始屏蔽字if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL) == -1) {perror("sigprocmask restore failed");}
}int main() {// 设置SIGINT处理signal(SIGINT, SIG_IGN); // 简单忽略printf("Try Ctrl+C during critical section:\n");critical_section();printf("Now Ctrl+C will work:\n");pause(); // 等待信号return 0;
}

运行效果：

Try Ctrl+C during critical section:
Entered critical section
...（此时按Ctrl+C无效）
...
Now Ctrl+C will work:
^C  # 程序退出

---

最佳实践总结

1. 初始化信号集：

   sigset_t set;
   sigemptyset(&set); // 或 sigfillset(&set)
   

2. 错误检查：

   if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) == -1) {perror("sigprocmask error");// 错误处理
   }
   

3. 资源清理：

   sigset_t orig_mask;
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &new_mask, &orig_mask);
   /* 操作 */
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &orig_mask, NULL); // 恢复
   

4. 配合 sigsuspend：

   sigset_t wait_mask;
   // 配置 wait_mask...
   sigsuspend(&wait_mask); // 原子等待
   

5. 线程环境：

   // 使用 pthread_sigmask
   pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);
   

sigprocmask 是信号控制的核心枢纽，理解其参数机制和与其它信号函数的协作关系，是编写健壮 Linux 系统程序的关键基础。