如何在Linux中实现信号屏蔽？

Linux 信号屏蔽

背景介绍

在Linux操作系统中，信号是进程间通信和同步的重要机制，信号用于通知进程发生了某种事件，例如中断、异常情况等，在某些情况下，进程可能需要暂时屏蔽某些信号，以避免被不必要的信号打断，本文将详细介绍如何在Linux系统中实现信号屏蔽。

一、信号的基本概念

在Linux系统中，信号是一种异步通信机制，用于通知进程发生了某种事件，常见的信号包括SIGINT（中断信号）、SIGTERM（终止信号）、SIGKILL（杀死信号）等，每个信号都有一个唯一的整数值进行标识。

二、信号屏蔽的概念

信号屏蔽是指进程主动阻止某些信号的递达，直到屏蔽解除，被屏蔽的信号在屏蔽期间仍然会产生，但不会被处理，直到屏蔽解除后才会被处理，信号屏蔽通常用于保护临界区代码，防止信号处理程序与普通代码同时执行导致的数据不一致问题。

三、信号集操作函数

在Linux系统中，使用信号集来表示一组信号，信号集操作函数用于对信号集进行初始化、添加、删除和检查等操作，常用的信号集操作函数包括：

sigemptyset()：初始化信号集为空集。

sigfillset()：将信号集设置为满集，包含所有信号。

sigaddset()：向信号集中添加一个信号。

sigdelset()：从信号集中删除一个信号。

sigismember()：检查某个信号是否在信号集中。

四、信号屏蔽函数

sigprocmask()函数用于设置或获取进程的信号屏蔽字，信号屏蔽字是一个信号集，用于指定当前被屏蔽的信号。sigprocmask()函数的原型如下：

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

参数how指定操作类型，set指向新的信号屏蔽字，oldset用于保存旧的信号屏蔽字，参数how有三种取值：

SIG_BLOCK：将set中的信号添加到当前信号屏蔽字中。

SIG_UNBLOCK：将set中的信号从当前信号屏蔽字中移除。

SIG_SETMASK：用set替换当前信号屏蔽字。

五、示例代码

下面是一个使用sigprocmask()函数进行信号屏蔽的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
void signal_handler(int signo) {
    printf("Received signal %d
", signo);
}
int main() {
    struct sigaction sa;
    sigset_t newset, oldset;
    // 安装信号处理器
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sa.sa_flags = 0;
    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 屏蔽SIGINT信号，并保存当前信号屏蔽字
    sigemptyset(&newset);
    sigaddset(&newset, SIGINT);
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &newset, &oldset) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 模拟长时间运行的代码
    printf("Sleeping for 10 seconds...
");
    sleep(10);
    // 恢复原来的信号屏蔽字
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Wake up and continue execution...
");
    sleep(5); // 等待接收信号
    return 0;
}

在上面的示例中，首先安装了一个SIGINT信号的处理器signal_handler，然后使用sigprocmask()函数屏蔽SIGINT信号，并保存当前的信号屏蔽字，在接下来的10秒内，由于SIGINT信号被屏蔽，即使按下Ctrl+C（产生SIGINT信号），信号也不会被处理，10秒后，恢复原来的信号屏蔽字，继续执行并等待接收信号。

六、归纳

本文介绍了Linux系统中信号屏蔽的概念、信号集操作函数以及sigprocmask()函数的使用方法，并通过示例代码演示了如何进行信号屏蔽，信号屏蔽是进程控制信号处理的重要手段，可以有效地保护临界区代码，避免数据不一致的问题，掌握信号屏蔽的使用对于编写健壮的Linux应用程序非常重要。

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