原理

保存信号的方式

信号在内核中的表示示意图：
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每个信号都有两个标志位分别表示阻塞（block）和未决（pending），还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时，内核在进程控制块pcb中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志。在上图的例子中，SIGHUP信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。
SIGINT信号产生过，但是正在被阻塞，所以暂时不能被递达。虽然它的处理动作是忽略信号，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，忽略信号是在信号递达之后才能执行的，进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
SIGQUIT信号从未产生过，一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数sighandler。如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次，将如何处理？Linux是这样实现的：常规信号在递达之前产生多次，但只计一次，而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里。

信号的3个处理动作：分别是返回错误，默认动作，以及忽略信号

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使用方式：
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sigset_t信号集

根据信号在内核中的表示方法，每个信号的未决标志只有一个比特位，非0即1，如果不记录该信号产生了多少次，那么阻塞标志也只有一个比特位。

因此，未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_t来存储。在我当前的云服务中，sigset_t类型的定义如下：（不同操作系统实现sigset_t的方案可能不同）

#define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))
typedef struct
{unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
} __sigset_t;typedef __sigset_t sigset_t;

sigset_t称为信号集，这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态。

在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞。
在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态。

阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字（Signal Mask），这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。

信号集操作函数

sigset_t类型对于每种信号用一个bit表示“有效”或“无效”状态,至于这个类型内部如何存储这些bit则依赖于系统实现,从使用者的角度是不必关心的,使用者只能调用以下函数来操作sigset_ t变量,而不应该对它的内部数据做任何解释,比如用printf直接打印sigset_t变量是没有意义的。

#include <signal.h>int sigemptyset(sigset_t *set);int sigfillset(sigset_t *set);int sigaddset(sigset_t *set, int signum);int sigdelset(sigset_t *set, int signum);int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含任何有效信号。
函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。
sigaddset函数：在set所指向的信号集中添加某种有效信号。
sigdelset函数：在set所指向的信号集中删除某种有效信号。
这四个函数都是成功返回0,出错返回-1。sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1。
注意：在使用sigset_ t类型的变量之前,一定要调用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。

使用方式：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>int main()
{sigset_t s; //用户空间定义的变量sigemptyset(&s);sigfillset(&s);sigaddset(&s, SIGINT);sigdelset(&s, SIGINT);sigismember(&s, SIGINT);return 0;
}

sigprocmask系统调用

调用函数sigprocmask可以读取或更改进程的信号屏蔽字（阻塞信号集），简单来说就是这个函数可以更改block位图。函数原型如下：

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

参数说明：

如果oset是非空指针，则读取进程当前的信号屏蔽字通过oset参数传出。
如果set是非空指针，则更改进程的信号屏蔽字，参数how指示如何更改。
如果oset和set都是非空指针，则先将原来的信号屏蔽字备份到oset里，然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。

假设当前的信号屏蔽字为mask，下表说明了how参数的可选值及其含义：

选项	含义
SIG_SETMASK	设置当前信号屏蔽字为set所指向的值，相当于mask=set
SIG_BLOCK	set包含了我们希望添加到当前信号屏蔽字的信号，相当于mask=mask
SIG_UNBLOCK	set包含了我们希望从当前信号屏蔽字中解除阻塞的信号，相当于mask=mask或~set

代码样例：

void showBlock(sigset_t *oset)
{int signo = 1;for(;signo <= 31; signo++){//判断信号集中2号信号是否是有效信号if(sigismember(oset,signo)) cout << "1";else cout << "0";}cout << endl;
}
int main()
{//只是在用户层面上进行设置sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigemptyset(&oset);sigaddset(&set,2);//将2号信号设置进信号集中//谁调用sigprocmask函数，就设置谁//读取或更改信号屏蔽字(阻塞信号集)sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);while(true){showBlock(&oset);sleep(1);}
}

我们把2号信号屏蔽了，所以现在Ctrl+c无法终止进程，即信号阻塞住了，无法递达，我们拿到的是老的信号屏蔽字。
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void showBlock(sigset_t *oset)
{int signo = 1;for(;signo <= 31; signo++){//判断信号集中2号信号是否是有效信号if(sigismember(oset,signo)) cout << "1";else cout << "0";}cout << endl;
}
int main()
{//只是在用户层面上进行设置sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigemptyset(&oset);sigaddset(&set,2);//将2号信号设置进信号集中//谁调用sigprocmask函数，就设置谁//读取或更改信号屏蔽字(阻塞信号集)sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);int cnt = 0;while(true){showBlock(&oset);sleep(1);cnt++;if(cnt == 10){//恢复2号信号，即解除对2号信号的屏蔽cout << "recover block" << endl;sigprocmask(SIG_SETMASK,&oset,&set);showBlock(&set);}}
}

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sigpending

sigpending函数可以用于读取进程的未决信号集，该函数的函数原型如下：

int sigpending(sigset_t *set);

sigpending函数读取当前进程的未决信号集，并通过set参数传出。该函数调用成功返回0，出错返回-1。

下面我们来做一个简单的实验

  1 #include<iostream>2 #include<signal.h>3 #include<cassert>4 #include<unistd.h>5 6 using namespace std;7 8 static void PrintPending(const sigset_t pending)9 {10     cout <<"当前进程的pending位图：";11     for(int signo = 1; signo <= 31;signo++)12     {13         if(sigismember(&pending,signo)) cout <<"1";14         else cout <<"0";15     }16     cout << "\n";17 }18 int main()                                                                                                                                                                       19 {20     //1.屏蔽2号信号21     sigset_t set,oset;22     //1.1初始化set所指向的信号集23     sigemptyset(&set);24     sigemptyset(&oset);25 26     //1.2将2号信号添加到set集合中27     sigaddset(&set,2);28 29     //1.3将新的信号屏蔽字，设置到进程当中30     sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oset);31 32     //2.while获取进程的pending信号集，并以01打印33     while(true)34     {35         //到这个地方为止，虽然2号信号被屏蔽了，但是还并未产生信号，所以pending位图还是全036 37         //2.1先获取pending信号集38         sigset_t pending;39         //初始化pending信号集40         sigemptyset(&pending);//不是必需的41 42         int n = sigpending(&pending);43         assert(n == 0);44         (void)n;//保证不会出现编译时的warning，需要定义并使用，不然有些编译器可能会报错45 46         //2.2打印所有的pending信号集47         PrintPending(pending);48         sleep(1);49     }50 }

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如果我们再对2号信号解除屏蔽，可以看到2号信号的位图结构又由1变成0了，这里要注意一点，解除2号信号的屏蔽之前我们发送ctrl+c（对应2号信号），2号信号是处于未决状态的，不会终止进程，而当我们解除对2号信号的屏蔽之后，进程会立马终止，所以看不到2号信号的位图结构又由1变成0，所以我们要用signal函数对2号信号做一下自定义捕捉动作，使其位图内容的变化能够被我们观察到。

代码及运行结果如下：

  1 #include<iostream>2 #include<signal.h>3 #include<cassert>4 #include<unistd.h>5                   6 using namespace std;7                   8 static void PrintPending(const sigset_t pending)9 {                   10     cout <<"当前进程的pending位图：";11     for(int signo = 1; signo <= 31;signo++)     12     {13         if(sigismember(&pending,signo)) cout <<"1";14         else cout <<"0";                   15     }16     cout << "\n";                                  17 }                       18      19 static void handler(int signo)20 {21     cout << "对特定信号" << signo << "执行捕捉动作" << endl;                                                                                                                     22 }                             23 int main()24 {25     //1.屏蔽2号信号26     sigset_t set,oset;27     //1.1初始化set所指向的信号集28     sigemptyset(&set);29     sigemptyset(&oset);30                                 31     //1.2将2号信号添加到set集合中32     sigaddset(&set,2); 33 34     //1.3将新的信号屏蔽字，设置到进程当中35     sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oset);36 37     //2.while获取进程的pending信号集，并以01打印38     //2.0 设置对2号信号的自定义捕捉     39     signal(2,handler);40     int cnt = 0;                                41     while(true)                    42     {                 43         //到这个地方为止，虽然2号信号被屏蔽了，但是还并未产生信号，所以pending位图还是全044                45         //2.1先获取pending信号集46         sigset_t pending;                                                                47         //初始化pending信号集48         sigemptyset(&pending);//不是必需的49 50         int n = sigpending(&pending);51         assert(n == 0);52         (void)n;//保证不会出现编译时的warning，需要定义并使用，不然有些编译器可能会报错53         54         //2.2打印所有的pending信号集55         PrintPending(pending);56         sleep(1);57 58         //2.3休眠一下59         sleep(1);60 61         //2.4 10s之后，解除对2号信号的屏蔽62         if(cnt++ == 10)63         {64             cout << "解除对2号信号的屏蔽" << endl;65             sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, nullptr);66         }67     }68 }