linux系統編程之訊號（三）：訊號的阻塞與未決

一、訊號在核心中的表示

實際執行訊號的處理動作稱為訊號遞達（Delivery），訊號從產生到遞達之間的狀態，稱為訊號未決（Pending）。進程可以選擇阻塞（Block）某個訊號。被阻塞的訊號產生時將保持在未決狀態，直到進程解除對此訊號的阻塞，才執行遞達的動作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要訊號被阻塞就不會遞達，而忽略是在遞達之後可選的一種處理動作。訊號在核心中的表示可以看作是這樣的：

每個訊號都有兩個標誌位分別表示阻塞和未決，還有一個函數指標表示處理動作。訊號產生時，核心在進程式控制制塊中設定該訊號的未決標誌，直到訊號遞達才清除該標誌。在的例子中，
1. SIGHUP訊號未阻塞也未產生過，當它遞達時執行預設處理動作。

2. SIGINT訊號產生過，但正在被阻塞，所以暫時不能遞達。雖然它的處理動作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個訊號，因為進程仍有機會改變處理動作之後再解除阻塞。

3. SIGQUIT訊號未產生過，一旦產生SIGQUIT訊號將被阻塞，它的處理動作是使用者自訂函數sighandler。

未決和阻塞標誌可以用相同的資料類型sigset_t來儲存，sigset_t稱為訊號集，這個類型可以表示每個訊號的“有效”或“無效”狀態，，在阻塞訊號集中“有效”和“無效”的含義是該訊號是否被阻塞，而在未決訊號集中“有效”和“無效”的含義是該訊號是否處於未決狀態。阻塞訊號集也叫做當前進程的訊號屏蔽字（Signal
Mask），這裡的“屏蔽”應該理解為阻塞而不是忽略。

二、訊號集處理函數

sigset_t類型(64bit)對於每種訊號用一個bit表示“有效”或“無效”狀態，至於這個類型內部如何儲存這些bit則依賴於系統實現，從使用者的角度是不必關心的，使用者只能調用以下函數來操作sigset_t變數，而不應該對它的內部資料做任何解釋，比如用printf直接列印sigset_t變數是沒有意義的。

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);

int sigfillset(sigset_t *set);

int sigaddset(sigset_t *set, int signo);

int sigdelset(sigset_t *set, int signo);

int sigismember(const sigset_t *set, int signo);

函數sigemptyset初始化set所指向的訊號集，使其中所有訊號的對應bit清零，表示該訊號集不包含任何有效訊號。函數sigfillset初始化set所指向的訊號集，使其中所有訊號的對應bit置位，表示該訊號集的有效訊號包括系統支援的所有訊號。注意，在使用sigset_t類型的變數之前，一定要調用sigemptyset或sigfillset做初始化，使訊號集處於確定的狀態。初始化sigset_t變數之後就可以在調用sigaddset和sigdelset在該訊號集中添加或刪除某種有效訊號。這四個函數都是成功返回0，出錯返回-1。sigismember是一個布爾函數，用於判斷一個訊號集的有效訊號中是否包含某種訊號，若包含則返回1，不包含則返回0，出錯返回-1。

三、sigprocmask 和 sigpending 函數

1、調用函數sigprocmask可以讀取或更改進程的訊號屏蔽字。

#include <signal.h>

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

傳回值：若成功則為0，若出錯則為-1
如果oset是非null 指標，則讀取進程的當前訊號屏蔽字通過oset參數傳出。如果set是非null 指標，則更改進程的訊號屏蔽字，參數how指示如何更改。如果oset和set都是非null 指標，則先將原來的訊號屏蔽字備份到oset裡，然後根據set和how參數更改訊號屏蔽字。假設當前的訊號屏蔽字為mask，下表說明了how參數的可選值。

2、sigpending讀取當前進程的未決訊號集，通過set參數傳出。調用成功則返回0，出錯則返回-1。

#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set);

樣本程式：

 C++ Code 

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/*************************************************************************     > File Name: process_.c     > Author: Simba     > Mail: dameng34@163.com     > Created Time: Sat 23 Feb 2013 02:34:02 PM CST  ************************************************************************/ #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<unistd.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<errno.h> #include<string.h> #include<signal.h> #define ERR_EXIT(m) \     do { \         perror(m); \         exit(EXIT_FAILURE); \     } while(0) void handler(int sig); void printsigset(sigset_t *set) {     int i;     for (i = 1; i < NSIG; i++)     {         if (sigismember(set, i))             putchar('1');         else             putchar('0');     }     printf("\n"); } int flag = 0; int main(int argc, char *argv[]) {     if (signal(SIGINT, handler) == SIG_ERR)         ERR_EXIT("signal error");     if (signal(SIGQUIT, handler) == SIG_ERR)         ERR_EXIT("signal error");     sigset_t pset; // 64bit     sigset_t bset;     sigemptyset(&bset);     sigaddset(&bset, SIGINT);     sigprocmask(SIG_BLOCK, &bset, NULL);     for (; ;)     {         sigpending(&pset);         printsigset(&pset);         sleep(1);         if (flag == 1)             sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &bset, NULL);     }     return 0; } void handler(int sig) {     if (sig == SIGINT)         printf("recv a sig=%d\n", sig);     else if (sig == SIGQUIT)     {         printf("rev a sig=%d\n", sig);         sigset_t uset;         sigemptyset(&uset);         sigaddset(&uset, SIGINT);         sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &uset, NULL);         flag = 1;     } }

如果將程式中的37,57,58,75關於flag變數的語句注釋掉，則輸出如下：

simba@ubuntu:~/Documents/code/linux_programming/APUE/signal$ ./sigprocmask 
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

...................................................................................

^C0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

...................................................................................................................................................

^\rev a sig=3
recv a sig=2
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

............................................................................................................................................

^C0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

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在程式的一開始將SIGINT訊號添加進阻塞訊號集（即訊號屏蔽字），死迴圈中一直在列印進程的訊號未決集，當我們按下ctrl+c，因為訊號被阻塞，故處於未決狀態，所以輸出的第二位為1（SIGINT是2號訊號），接著當我們按下ctrl+\，即發送SIGQUIT訊號，我們在handler中解除了對SIGINT的阻塞，故2號訊號被遞達，列印兩行recv語句，此時訊號未決集又變成全0。比較讓人疑惑的是我們貌似已經解除了對SIGINT的屏蔽，但當我們再次ctrl+c
時，訊號還是處於未決狀態。後來我寫了個測試程式，發現解除阻塞時只是將未決標誌pending位清0，而block位一直為1，但還是覺得很不解，難道一個進程運行期間只要阻塞了一個訊號，只能每次靠清除pending位讓其遞達，即治標不治本？後來覺得會不會是因為在handler裡進行解除才會這樣呢？於是設定了一個標誌位flag，即把前面說的4行代碼補上，則前面的輸出是一樣的，但在主函數中再次解除阻塞後，按下ctrl+c，讓人驚喜的是2號訊號順利遞達，如下：

^Crecv a sig=2
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

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我查遍了sigprocmask 的 man手冊，也沒發現說明這一點，但實際測試是這樣的，即如果在訊號處理函數中對某個訊號進行解除阻塞時，則只是將pending位清0，讓此訊號遞達一次，但不會將block位清0，即再次產生此訊號時還是會被阻塞，處於未決狀態。

現在使用ctrl+c ， ctrl+\ 都終止不了程式了，可以另開個終端kill -9 pid 殺死進程。

參考：《APUE》、《linux c 編程一站式學習》