信号的发送、接收和处理的详细过程，信号屏蔽字，修改信号屏蔽字的API（信号）【linux】（zu）

信号的发送、接收和处理的详细过程

信号屏蔽字

信号屏蔽字的作用，以及它被放在了哪里

作用

屏蔽子的作用就是用来屏蔽信号的，有点像公司前台，信号来了先问前台（屏蔽字），我能被立即处理不，能就立即处理，不能就暂不处理。

每个进程能够接收的信号有62种，信号屏蔽字的每一位记录了每个信号是被屏蔽的还是被打开的。如果是打开的就立即处理，如果是屏蔽的就暂不处理。

屏蔽字放在了哪里

每一个进程都有一个信号屏蔽字，它被放在了进程表（task_struct结构体变量）中。

屏蔽字长什么样子？

为了方便理解，我们简单地认为屏蔽字就是一个64位的unsigned int数，每一位对应着一个信号，如果这一位为0，表示信号可以被立即处理，如果为1表示该信号被屏蔽了，暂不处理。实际是62位，这里64位只是为了便于理解。

第1位：对应编号为1（SIGHUP）的信号，该位为
1）0：表示1（SIGHUP）这个信号是打开的，可以被立即处理
2）1：表示信号被屏蔽了，暂时不能处理

第2位：对应编号为2（SIGINT）的信号
1）0：表示2这个信号可以被立即处理
2）1：表示信号被屏蔽了，暂时不能处理

以此类推。

我们可以自己修改信号屏蔽字，实现某个信号的打开和屏蔽，本篇博客后面不会就会说说明到屏蔽字的修改。

只不过在默认情况下，信号屏蔽字中所有的位都为0，也就说默认将所有的信号都打开了。

未处理信号集

作用

跟屏蔽字一样，也一个64位的无符号整形数，专门用于记录未处理的信号。
“未处理信号集”同样也是被放在了进程的进程表中（task_struct）。

什么时候会记录

信号来了，当进程的信号处理机制，检查该信号在屏蔽字中的对应位时发现是1，表示该信号被屏蔽了，暂时不能被处理，此时就会将 “未处理信号集”中该信号编号所对应的位设置为1，这个记录就表示，有一个信号未被处理。

这就有点像你去访问领导，前台（屏蔽字）跟你说领导正忙，请你到休息室（未处理信号集）休息。
如果该信号发送了多次，但是每一次都因为被屏蔽了而无法处理的话，在“未处理信号集”中只记录一次。

这就有点像别人欠你钱，你去催债，别人还的的慢了，所以你催了好多回，但是不管催多少回，人家只还你一次。

什么时候处理记录的“未处理信号”

当屏蔽字中该信号的位变成0时（被打开了），此时就回去检查“未处理信号”，看该信号有没有未决的情况，有的话就处理它。

信号处理的完整过程

有了屏蔽字和未处理信号集的铺垫，现在就可以来看一看进程处理信号的完整过程了。

图解：

文字描述

信号处理方式，信号屏蔽字，未处理信号集都放在该进程的task_struct结构体变量当中。
信号处理方式，信号屏蔽字，未处理信号集里面的对应位都可以被修改。
详细过程描述：
信号发生源：内核或者其他进程因为某个事件发送信号给当前进程，当前进程收到信号之后就开始处理信号，首先检查信号处理方式，对照信号处理方式表，如果是忽略就不对信号做任何处理。如果是捕获，默认或者终止就向信号屏蔽字递送信号，然后检查信号屏蔽字对应位是0还是1.如果是0就把这一位改为1，然后去处理信号，处理的时候如果是终止的话，那么就默认把进程终止，如果是捕获则调用捕获函数，如果捕获函数里面有exit则直接结束进程。如果如果没有exit捕获函数就会返回，返回之后把信号屏蔽字中的1设置为0。在信号处理的这个过程当中，除非认为修改屏蔽字位，否则屏蔽字位一直为1。前面说，如果信号正在处理，又发送了一个同样的信号，那么当信号到达屏蔽字的时候发现屏蔽字位为1，就表示这个信号暂时不能被处理，这个时候就回去检查未处理信号集，如果未处理信号集为0就设置为1，记录信号没有被处理，当前面一个信号处理完成之后信号屏蔽字位设置为0之后就会去检查未处理信号集，那么未处理信号集对应位为1就表示有一个信号未被处理，就会信号屏蔽字为重新设置为1然后去处理信号。
如果信号屏蔽字对应位为1，未处理信号集对应位也为1，再来了一个同样的信号，那么当信号发送到未处理信号集的时候发现对应位为1，就不再进行设置。就是说如果未处理信号集该位已经是1的时候，当有多次没有被处理的信号发送到未处理信号集的时候，只记录一次。没有排队机制。

代码演示

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>


void signal_fun(int signo)
{	
	printf("hello\n");
	sleep(3);
	printf("world\n");	
}

int main(int argc, char **argv, char **environ)
{
	pid_t ret = 0;
	
	signal(SIGINT, signal_fun);

	
	while(1);
	
	return 0;
}

我们在捕获处理函数调用sleep休眠3秒钟。
运行结果为：

我们可以看到按下多次ctrl+c但是只打印了一次world，第一次信号在处理的过程中，信号屏蔽字对应位为1，在休眠3秒的过程中，信号处理函数一直处于调用状态，所以再次按下ctrl+c，又有SIGINT信号到达信号屏蔽字，可是信号屏蔽字为1，就会设置到未处理信号集对应位为1，但是只能记录一次未处理信号集的对应位，所以多次按下ctrl+c之后，只有当三秒休眠完之后，把信号屏蔽字对应位设置为0，然后检查未处理信号集对应位为1，就把未处理信号集对应位设置为0，然后重新把信号屏蔽字对应位设置为1，调用信号捕获函数，只会处理一次，所以多次按下ctrl+c只会打印出来一个world。

那么如果我们要快速响应的话，就需要把信号屏蔽字正在处理信号过程中的1改为0，那么下一次信号在到达之后发现信号屏蔽字对应位为0就会去立刻响应。

修改信号屏蔽字的API

修改的原理

① 定义一个64位的与屏蔽字类似的变量
②将该变量设置为要的值将某信号对应的位设置为0或者为1。
③使用这个变量中的值来修改屏蔽字

修改方法有三种，当然以下这三种修改方法，我们并不需要自己亲自操作，只需要调用相应的API，API就会自动的实现。

完全的替换

使用变量的值去完全替换掉屏蔽字

比如：

屏蔽字 = 变量（1111111…11111）

屏蔽所有信号，当然里面的SIGKILL和SIGSTOP信号是不能被屏蔽，就算在屏蔽字中它们对应的位设置为了1，也不会起到屏蔽的作用。SIGKILL和SIGSTOP信号不能被忽略，不能被屏蔽，不能被捕获。

使用|操作，将对应的位设置为1，只屏蔽某个或者某两个信号

屏蔽字 = 屏蔽字 | 变量

比如：
屏蔽字 = 屏蔽字 | 0000…10

将编号为2（SIGINT）的信号，在屏蔽字中对应的位设置为1，屏蔽字中其它的位不变。

使用位&操作，将对应的位清0，打开信号

屏蔽字 = 屏蔽字 & (~变量)

比如：屏蔽字 = 屏蔽字 & (~0000…10)
屏蔽字 = 屏蔽字 & 1111…01,

将编号为2（SIGINT）的信号，在屏蔽字中对应的位清0，其它位不变。

设置变量的API

函数原型

#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);

set就是我们前面说的变量，至于变量名也可以定义为其它的名字，不一定非要叫set。

功能：设置变量的值
1）sigemptyset：将变量set的64位全部设置为0。
2）sigfillset：将变量set的64位全部设置为1。
3）sigaddset：将变量set中，signum（信号编号）对应的那一位设置为1，其它为不变。
4）sigdelset：将变量set的signum（信号编号）对应的那一位设置为0，其它位不变。

返回值
调用成功返回0，失败返回-1，并且errno被设置。

使用变量修改屏蔽字的API

函数原型

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

功能
使用设置好的变量set去修改信号屏蔽字。

参数
1、how：修改方式，前面说过有三种修改方式。
（a）SIG_BLOCK：屏蔽某个信号
屏蔽字=屏蔽字 | set

（b）SIG_UNBLOCK：打开某个信号（不要屏蔽），实际就是对屏蔽字的某位进行清0操作。
屏蔽字=屏蔽字&(~set)

（c）SIG_SETMASK：直接使用set的值替换掉屏蔽字

2、set：set的地址

3、oldset：保存修改之前屏蔽字的值
如果写为NULL的话，就表示不保存。

返回值
函数调用成功返回0，失败返回-1。

代码演示

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>


void signal_fun(int signo)
{
        sigset_t set, oldset;

        printf("hello\n");

        sigemptyset(&set);
        sigaddset(&set, SIGINT);
        sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);

        sleep(3);

        printf("world\n");
}

int main(int argc, char **argv, char **environ)
{
        pid_t ret = 0;

        signal(SIGINT, signal_fun);


        while(1);

        return 0;
}

运行结果为：

不管按ctrl+c多次hello都会响应world。上面执行的过程类似于栈结构的调用过程。