初识Linux · 信号保存

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前言：

Block pending handler表

信号保存

前言：

前文我们已经介绍了信号产生，在时间的学习线上，信号的学习分为预备知识，信号产生，信号保存，信号处理，本文我们学习信号保存，在前言部分，我们介绍几个信号保存中的概念。

信号递达：实际执行信号的处理动作。 信号未决：信号从产生到递达之间的状态。

对于信号产生之后，在递达的这个过程，成为未决，就像老师给你布置了作业，你接受到了做作业的这个信号，但是因为贪玩，不想做，这个状态，就是未决。

Block pending handler表

除了前言部分介绍的两个信号，还有一个概念是阻塞，其实就是，接受到了信号，但是对于信号排外的这个动作，它和忽略不是一样的，这要注意。

对于阻塞来说，一个信号如果阻塞了，和它有没有未决有关系吗？

当然是没有的，就像老师一直给你布置作业，但是你一直不想写，虽然接受到了这个信号，但是不鸟他，欸对吧，这就是阻塞。

对于进程来说，可以选择阻塞某个信号，而对于阻塞来说，如果进程阻塞了某个信号，那么对于该信号来说，就是永不递达，直到接触阻塞。

现在我们来介绍进程中的三张表：分别是Block pending handler表：

进程中存在三张表，block pending handler，他们都是位图，比特位的位置用来表示信号的某个状态，比如block位图表示的是是否被阻塞，pending位图表示的是是否接收到了该信号。

对于handler来说，首先我们思考一个问题，我们是否考虑过为什么signal使用的函数指针呢？因为task_struct中使用的handler就是函数指针，也就是说handler本质上是一个函数指针数组，当接收到了信号之和，通过该数组找到函数的地址并执行。

所以进程是如何识别信号的呢？

两个位图 + 一个函数指针数 == 让进程接收到信号。

这里需要注意，忽略是递达之后的一种可选动作，阻塞是信号一旦被阻塞就不会递达。所以被阻塞的信号一直处于未决的状态，直到解除了阻塞状态。

那么说了这么多，我们是不是应该见见这三张表啊？所以进入下一个话题，语言层面操作两个位图。

信号保存

对于函数的调用，我们需要认识的是这5个函数，分别是sigemptyset, sigfillset, sigaddset, sigdelset,sigismember。

其实从名字来看，我们就能分析出来是干啥的，sigemptyset，将信号结构体置为空，fill填充信号，add添加信号，del删除信号，ismember判断是否有这个信号。

上文提到了这个信号结构体，可是我们好像没有看到过这个信号结构体？

那我们看看：

当定义一个sigset对象之后，我们转到定义，就会发现是这个结构体实际上就是一个无符号的长整型数组，说白了，它就是一个位图而已。通过/和%运算可以定义到信号的位置。

再介绍几个函数：

对于函数sigpending来说，它的参数set是一个输出型参数，获取当前pending位图。

对于函数sigprocmask的参数来说：

• how：指定如何更改当前的信号屏蔽字。它可以是以下三个值之一：

  • SIG_BLOCK：将 set 中指定的信号添加到当前信号屏蔽字中。
  • SIG_UNBLOCK：从当前信号屏蔽字中移除 set 中指定的信号。
  • SIG_SETMASK：将当前信号屏蔽字设置为 set，忽略其当前值。

• set：指向一个 sigset_t 类型的变量，该变量包含要更改的信号集。如果 set 是 NULL，则不修改信号屏蔽字，但 oldset 仍然会被设置为当前的信号屏蔽字。

• oldset：如果非空，则指向一个 sigset_t 类型的变量，该变量将被设置为调用 sigprocmask 之前的信号屏蔽字。

对于oldset来说，就是存储之前信号，how参数的block参数是将set的信号添加到当前进程，un就是取消，setmask是将信号直接换成set，不要之前信号屏蔽值了。

所以，对于信号来说，因为能修改信号的只有OS，那么OS要提供给用户系统调用函数，但是不能直接修改，直接修改风险太大了，毕竟直接修改简直让我们和OS没有两样，所以提供了一个结构体，叫做sigset_t，并且使用函数，可以通过修改sigset_t的对象，间接修改当前进程。

现在我们试试：

void PrintPending(sigset_t pending)
{
   std::cout << "curr process[" << getpid() << "]pending: ";
    for (int signo = 31; signo >= 1; signo--)
    {
        if (sigismember(&pending, signo))
            std::cout << 1;
        else
            std::cout << 0;
    }
    std::cout << std::endl;

}

int main()
{

    sigset_t block_set, old_set;
    //初始化sigset_t对象
    sigemptyset(&block_set);
    sigemptyset(&old_set);
    //添加2号信号
    sigaddset(&block_set,2);
    //修改当前进程的信号
    sigprocmask(SIG_BLOCK,&block_set,&old_set);

    while(true)
    {
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);
        // 打印pending位图
        PrintPending(pending);

        sleep(1);
    }
    return 0;
} 

我们通过定义两个sigset_t对象，然后初始化一下，对1号对象添加信号，此时，我们并没有完成对当前进程修改信号这个过程，当我们调用sigprocmask之后，我们就可以修改进程信号了，并且，我们可以打印pending出来看看。

我们往1507065进程发送信号2，发现pending位图的第二个比特位变成了1，也就是它接收到了2号信号，所以变成了1。

现在我们看到了0到1的变化，那么如果我们想看1到0的变换呢？我们只需要修改how的参数，SIG_SETMASK，这里我们可以直接复用原来的oldset：

       cnt--;
        if (cnt == 0)
        {
            std::cout << "解除对2号信号的屏蔽!!!" << std::endl;
            sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, &block_set);
        }

加入以上逻辑就发现，时间一到直接就停止了，所以我们应该自定义，取消默认行为：

void handler(int signo)
{
    std::cout << "Hello SIGINT " << std::endl;
}

那么这里有新问题了，信号从0变成1的这个过程，是递达之前还是递达之后呢？

我们打印出来看看：

void handler(int signo)
{
    std::cout << signo << "号信号被递达!!!" << std::endl;
    std::cout << "-------------------------------" << std::endl;
    sigset_t pending;
    sigpending(&pending);
    PrintPending(pending);
    std::cout << "-------------------------------" << std::endl;
}

因为是在函数里面发生改变的，所以应该是递达之前改变的。

对于已经屏蔽的信号，如果解除之后，那么就会立即执行。

以上的操作都是修改的pending，没有直观看到block，这段代码对于block修改较为直观：

void handler(int signum) {
    printf("Caught signal %d\n", signum);
}
 
int main() {
    sigset_t set, oldset;
 
    // 设置信号处理程序
    signal(SIGINT, handler);
 
    // 初始化信号集
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);
 
    // 阻塞 SIGINT 信号
    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    printf("SIGINT is blocked. Press Ctrl+C (SIGINT) now...\n");
    sleep(5);
 
    // 解除阻塞 SIGINT 信号
    if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    printf("SIGINT is unblocked. Press Ctrl+C (SIGINT) again...\n");
    sleep(5);
 
    // 恢复原来的信号屏蔽字
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL) == -1) {
        perror("sigprocmask");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
 
    printf("Original signal mask restored.\n");
 
    // 继续执行其他操作
    sleep(5);
 
    return 0;
}

感谢阅读！