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Linux 信号控制

news 2025/10/23 8:17:05

一、背景：为什么要研究信号屏蔽与未决信号？

二、代码拆解：从示例看核心逻辑

1. 信号集的初始化与屏蔽设置

2. 未决信号的查询与打印

三、关键问题解答：穿透代码看本质

问题 1：“我可以将所有的信号都进行屏蔽，信号不就不会被处理了吗？”

问题 2：“sigset_t 是在哪里开辟的空间？”

问题 3：“未决信号的本质是什么？”

四、扩展：信号屏蔽与未决的典型应用场景

场景 1：关键逻辑的 “原子性” 保障

场景 2：批量处理未决信号

五、总结

在 Linux 系统编程中，信号是进程间通信和系统事件通知的重要机制。今天我们就以一段关于 ** 信号屏蔽（sigprocmask）和未决信号（sigpending）** 的代码为切入点，深入剖析这两个概念的底层逻辑与实际应用。

一、背景：为什么要研究信号屏蔽与未决信号？

在多任务、多事件的系统环境中，进程可能会同时收到多个信号。但有些场景下，我们希望暂时屏蔽某些信号（比如在执行关键逻辑时，不希望被干扰）；同时，我们也需要知道有哪些信号被屏蔽后处于 “待处理” 状态（即未决信号）。这两个机制 ——sigprocmask和sigpending，就是用来解决这些问题的关键工具。

二、代码拆解：从示例看核心逻辑

先看我们的示例代码，它主要做了两件事：屏蔽所有 1-31 号信号，并循环打印当前的未决信号集合。

1. 信号集的初始化与屏蔽设置

运行

sigset_t bset, oset;
sigemptyset(&bset);
sigemptyset(&oset);
for (int i = 1; i <= 31; i++)
{sigaddset(&bset, i); // 将1-31号信号加入屏蔽集
}
sigprocmask(SIG_SETMASK, &bset, &oset);

sigset_t：是 Linux 中用于表示信号集合的数据结构，本质上是一个位图（每一位对应一个信号）。
sigemptyset：初始化一个空的信号集合（所有位设为 0）。
sigaddset：将指定信号加入集合（对应位设为 1）。
sigprocmask：核心系统调用，用于修改进程的信号屏蔽字（即进程当前屏蔽哪些信号）。SIG_SETMASK表示用bset完全替换当前的屏蔽字，oset用于保存旧的屏蔽字（以便后续恢复）。

2. 未决信号的查询与打印

运行

sigset_t pending;
while (true)
{int n = sigpending(&pending); // 获取当前进程的未决信号集合if (n < 0)continue;PrintPending(pending); // 打印未决信号的位图sleep(1);
}void PrintPending(sigset_t &pending)
{for (int signo = 31; signo >= 1; signo--){if (sigismember(&pending, signo)) // 判断信号是否在未决集合中cout << "1";elsecout << "0";}cout << "\n\n";
}

sigpending：获取进程的未决信号集合（即被屏蔽且已经发送到进程，但尚未被处理的信号）。
sigismember：判断某个信号是否在信号集合中。
打印逻辑：从 31 号到 1 号信号依次判断，输出 “1” 表示该信号未决，“0” 表示未未决，这样就能直观看到未决信号的位图状态。

三、关键问题解答：穿透代码看本质

问题 1：“我可以将所有的信号都进行屏蔽，信号不就不会被处理了吗？”

回答：大部分信号会被屏蔽，但有例外！

在 Linux 中，9号信号（SIGKILL）和19号信号（SIGSTOP）是不可屏蔽的。这是系统级的安全设计 —— 比如SIGKILL用于强制终止进程，若能被屏蔽，进程就可能无法被杀死，导致系统资源泄漏；SIGSTOP用于暂停进程，同理需要保证其强制性。

所以，即使代码中尝试屏蔽所有 1-31 号信号，SIGKILL和SIGSTOP仍然可以突破屏蔽，作用于进程。

问题 2：“sigset_t 是在哪里开辟的空间？”

回答：在用户栈上，属于进程的用户空间。

sigset_t bset, oset;是在main函数中定义的局部变量，因此存储在进程的用户栈中（属于用户空间内存）。当调用sigprocmask时，内核会读取用户空间中bset的值，进而修改内核中进程task_struct里的信号屏蔽字。

问题 3：“未决信号的本质是什么？”

回答：未决信号是 “被屏蔽且已送达” 的信号的临时存储。

每个进程的task_struct中，有一个未决信号集合（pending）和一个信号屏蔽字（mask）。当一个信号被发送到进程时：

若该信号未被屏蔽（mask 中对应位为 0），则进程会立即处理（执行默认动作或自定义处理器）；
若该信号被屏蔽（mask 中对应位为 1），则会被记录到未决集合（pending 中对应位置 1），直到屏蔽被解除，才会被处理。

四、扩展：信号屏蔽与未决的典型应用场景

场景 1：关键逻辑的 “原子性” 保障

在执行一段不希望被信号打断的关键逻辑时（比如数据库事务、文件写入的关键步骤），可以先屏蔽信号，执行完逻辑后再解除屏蔽：

运行

sigset_t oldmask, newmask;
sigemptyset(&newmask);
sigaddset(&newmask, SIGINT); // 屏蔽Ctrl+C信号（2号）sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); // 保存旧屏蔽字，屏蔽SIGINT// 执行关键逻辑...sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); // 恢复旧屏蔽字，解除SIGINT屏蔽

场景 2：批量处理未决信号

有时我们希望 “积攒” 一批信号，然后一次性处理。可以先屏蔽信号，等业务逻辑完成后，查询未决信号并逐个处理：

运行

// 屏蔽信号
sigset_t mask, oldmask;
sigfillset(&mask); // 填充所有信号（除不可屏蔽的）
sigprocmask(SIG_SETMASK, &mask, &oldmask);// 执行业务逻辑，期间收到的信号会进入未决状态...// 查询并处理未决信号
sigset_t pending;
sigpending(&pending);
for (int signo = 1; signo <= 31; signo++)
{if (sigismember(&pending, signo)){cout << "处理未决信号：" << signo << endl;// 这里可以调用信号处理函数}
}// 恢复屏蔽字
sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);