Linux 信号保存核心：未决信号集与阻塞信号集详解

上述代码片段清晰展示了 blocked、pending 以及 sighand 的结构定义，证实了内核确实维护着这三套数据结构。

三、信号集的具体操作

3.1 sigset_t 类型

每个信号在位图中仅占用一个 bit。未决和阻塞标志均可用 sigset_t 类型存储。该类型被称为信号集，用于表示每个信号的'有效'或'无效'状态。

• 阻塞信号集：'有效'表示该信号被阻塞（屏蔽）。
• 未决信号集：'有效'表示该信号处于未决状态。

3.2 信号集操作函数

用户空间对信号集的操作主要依赖以下函数：

#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);

这些函数成功返回 0，出错返回 -1。使用前务必调用 sigemptyset 或 sigfillset 初始化，确保信号集处于确定状态。

这里有一个关键点：用户空间定义的 sigset_t 变量只是栈上的数据。修改它并不会直接影响内核中的信号集。要真正修改内核状态，必须通过系统调用。

3.3 sigprocmask 函数

这是获取和修改**阻塞信号集（Signal Mask）**的系统调用。

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

• 返回值：成功返回 0，失败返回 -1。
• 参数说明：
  1. how：决定如何修改。可选 SIG_BLOCK（添加阻塞）、SIG_UNBLOCK（解除阻塞）、SIG_SETMASK（直接覆盖）。
  2. set：用户定义的信号集，包含要操作的目标信号。
  3. oldset：输出型参数。若不为 NULL，函数会将修改前的旧掩码保存到此，方便后续恢复。

只有配合 sigprocmask，用户空间的信号集修改才能生效于内核。

3.4 sigpending 函数

针对未决信号集的查询函数。

#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);

此函数仅能获取内核中当前的未决信号集，不能修改。因为未决信号集的变更是由信号产生机制（如 kill, raise）直接由操作系统完成的，无需用户主动干预。

四、实战案例

下面是一个综合示例，演示如何阻塞 2 号信号（SIGINT，即 Ctrl+C），并观察未决信号集的变化。

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;

void PrintPending(sigset_t &pending) {
    cout << "[ pid ]" << getpid() << " sigpending list: ";
    for (int i = 31; i > 0; i--) {
        if (sigismember(&pending, i)) {
            cout << "1";
        } else {
            cout << "0";
        }
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    sigset_t block;
    sigset_t oblock;

    // 初始化信号集
    sigemptyset(&block);
    // 阻塞 2 号信号 (SIGINT)
    sigaddset(&block, 2);

    // 使用 SIG_SETMASK 覆盖内核中的阻塞信号集
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &block, &oblock);

    while (true) {
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);
        PrintPending(pending);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

运行现象： 按下 Ctrl+C 后，内核未决信号集中 2 号信号位置由 0 变为 1，说明进程已接收信号。但进程并未终止，证明信号被成功阻塞，未进入递达阶段。

五、扩展知识

5.1 能否终止被阻塞所有信号的进程？

实践表明，普通信号均会被阻塞生效，但 SIGKILL (9 号信号) 例外。它不可被捕捉、不可被忽略，同样不可被阻塞。因此，即使屏蔽了所有其他信号，仍可通过 kill -9 强制终止进程。

5.2 解除阻塞后的变化

通过 sigprocmask 的 oldset 参数可以恢复之前的阻塞状态。解除阻塞后，之前累积的未决信号会立即递达。此时未决信号集中的对应位会从 1 变为 0。

5.3 未决位清除的时机

未决信号位是在递达前还是递达后被清除？我们在自定义 handler 中打印未决集信息验证：

void handler(int signo) {
    cout << "捕捉到了信号：" << signo << endl;
    while (true) {
        sigset_t pending;
        sigpending(&pending);
        PrintPending(pending);
        sleep(1);
    }
}

结论：在执行 handler 函数时，未决信号集中对应位已经变为 0。这说明pending 表中相应信号的位置由 1 变为 0，是在递达前就发生的。

至此，关于 Linux 信号保存的核心机制——未决信号集与阻塞信号集的内核实现逻辑已梳理完毕。