信号sigset_t

sigset_t 是一个用于表示‌信号集合‌的数据类型。它主要用于信号处理机制中，允许程序对一组信号进行统一的管理、阻塞或检测。

1. 基本概念

‌定义位置 ‌：定义在头文件 <signal.h> 中。
‌用途 ‌：由于信号的数量可能超过标准整数类型的位数，且为了可移植性，POSIX 标准定义了 sigset_t 来存储信号集。底层实现通常是一个位图（bitmask）或无符号长整型数组。
‌不可直接操作 ‌：为了保证可移植性，‌严禁 ‌直接修改 sigset_t 变量的内部成员（如直接赋值或位运算）。必须使用标准的库函数来初始化和操作信号集。

2. 核心操作函数

所有操作 sigset_t 的函数都声明在 <signal.h> 中。在使用任何信号集之前，‌必须‌先对其进行初始化。

初始化函数

‌**int sigemptyset(sigset_t *set);** ‌
- 初始化信号集，使其不包含任何信号（清空集合）。
- 成功返回 0，失败返回 -1。
‌**int sigfillset(sigset_t *set);** ‌
- 初始化信号集，使其包含系统支持的所有信号（填充集合）。
- 成功返回 0，失败返回 -1。

增删与检测函数

‌**int sigaddset(sigset_t *set, int signum);** ‌
- 将指定的信号 signum 添加到信号集 set 中。
‌**int sigdelset(sigset_t *set, int signum);** ‌
- 从信号集 set 中删除指定的信号 signum。
‌**int sigismember(const sigset_t *set, int signum);** ‌
- 判断信号 signum 是否存在于信号集 set 中。
- 若存在返回 1，不存在返回 0，出错返回 -1。

‌注意 ‌：上述函数成功时均返回 0，失败时返回 -1 并设置 errno。常见的错误包括无效的信号编号 (EINVAL)。

3. 主要应用场景

A. 阻塞信号/解除阻塞信号 (Signal Masking)

通过 sigprocmask() 函数（单线程）或 pthread_sigmask()（多线程）来检查或更改进程/线程的信号屏蔽字。

‌典型用法 ‌：
1. 创建一个信号集。
2. 使用 sigemptyset 初始化。
3. 使用 sigaddset 添加需要阻塞的信号。
4. 调用 sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) 阻塞这些信号。
5. 执行临界区代码。
6. 调用 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) 恢复信号。

cpp 复制代码

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

void critical_section() {
    sigset_t set;
    
    // 1. 初始化空集
    if (sigemptyset(&set) == -1) {
        perror("sigemptyset");
        return;
    }
    
    // 2. 添加要阻塞的信号 (例如 SIGINT, 即 Ctrl+C)
    if (sigaddset(&set, SIGINT) == -1) {
        perror("sigaddset");
        return;
    }
    
    // 3. 阻塞信号
    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        return;
    }
    
    // --- 临界区代码开始 ---
    printf("Critical section: SIGINT is blocked.\n");
    // 模拟耗时操作
    sleep(5); 
    // --- 临界区代码结束 ---
    
    // 4. 解除阻塞
    if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask unblock");
    }
}

B. 在信号处理程序中保护关键信号

在使用 sigaction() 注册信号处理函数时，可以通过 struct sigaction 中的 sa_mask 字段（类型为 sigset_t）指定在处理该信号期间需要额外阻塞的其他信号。这可以防止信号处理程序被同类型或其他信号中断，保证处理的原子性。

C. 检查未决信号 (Pending Signals)

使用 sigpending(&set) 函数可以获取当前进程中已被阻塞但尚未处理的信号集合，结果存储在 sigset_t 变量中，随后可用 sigismember 检查具体哪些信号处于未决状态。

4. 注意事项

‌必须初始化 ‌：在使用 sigaddset、sigdelset 等函数前，必须先调用 sigemptyset 或 sigfillset 对 sigset_t 变量进行初始化，否则行为是未定义的。
‌不可阻塞的信号 ‌：SIGKILL 和 SIGSTOP 不能被阻塞、忽略或捕获。尝试将它们加入阻塞集会被系统忽略。
‌多线程环境 ‌：在多线程程序中，每个线程有独立的信号掩码。应使用 pthread_sigmask() 而不是 sigprocmask() 来修改线程特定的信号掩码。sigprocmask() 在多线程中的行为是未定义的（尽管在某些实现中等效于修改调用线程的掩码）。
‌返回值检查‌：在生产代码中，务必检查所有信号集操作函数的返回值，以处理潜在的错误。

总结

sigset_t 是 C 语言系统编程中管理信号的基础工具。它通过一组标准化的 API (sigemptyset, sigaddset, sigdelset, sigismember, sigfillset) 提供安全、可移植的信号集合操作方式，广泛应用于信号阻塞、临界区保护以及异步信号的同步化处理中。

5. 为什么推荐 `sigaction` 而非 `signal`？

‌可移植性 ‌：signal() 的行为在不同 Unix 版本间存在差异（例如处理完后是否重置为默认行为），而 sigaction() 遵循 POSIX 标准，行为一致。
‌原子性 ‌：sigaction() 允许在注册新处理函数的同时获取旧的处理函数，避免了检查与设置之间的竞态条件。
‌精细控制 ‌：通过 sa_mask 和 sa_flags，开发者可以精确控制信号处理期间的屏蔽行为和系统调用重启逻辑，这是 signal() 无法做到的。
‌信息丰富 ‌：支持 SA_SIGINFO，可以获取信号产生的详细上下文