24、信号进阶：sigaction()函数、信号集操作与sigprocmask()

信号处理，说白了就是进程和内核之间的一种“软中断”通信。上一章我们聊了 signal() 这个老接口，但说实话，它在实际项目中坑不少。我个人习惯是，只要涉及信号处理，直接上 sigaction()。为什么？因为它更可控、更安全，而且能解决很多 signal() 说不清道不明的问题。

这一章我们深入三个核心点：sigaction() 的用法、信号集的操作函数，以及如何用 sigprocmask() 屏蔽信号。嗯，这些都是你写健壮服务程序时绕不开的东西。

24.1 sigaction()：更可靠的信号安装接口

sigaction() 是 POSIX 标准推荐的信号安装函数。它的原型长这样：

#include <signal.h>

int sigaction(int signum, 
              const struct sigaction *act,
              struct sigaction *oldact);

参数不多，但每个都很关键：

• signum：要捕获的信号编号，比如 SIGINT、SIGTERM。
• act：新的信号处理方式，传入一个 struct sigaction 结构体。
• oldact：如果不为 NULL，内核会把之前的处理方式填进去。方便你保存和恢复。

核心是这个结构体：

struct sigaction {
    void     (*sa_handler)(int);      // 信号处理函数
    void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); // 带更多信息的处理函数
    sigset_t   sa_mask;               // 处理期间要屏蔽的信号集
    int        sa_flags;              // 控制行为标志
    void     (*sa_restorer)(void);    // 已废弃，不用管
};

这里有个容易混淆的点：sa_handler 和 sa_sigaction 是共用体的，你只能用其中一个。如果你设了 SA_SIGINFO 标志，那就用 sa_sigaction，否则用 sa_handler。

来看一个实际例子：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig) {
    printf("捕获到信号 %d\n", sig);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);  // 先清空屏蔽集
    sa.sa_flags = 0;          // 默认行为

    if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        return 1;
    }

    while (1) {
        pause();  // 等待信号
    }
    return 0;
}

这段代码很简单，但已经体现了 sigaction() 的基本用法。你想想看，如果用 signal()，在某些系统上处理完一次信号后，处理函数会被重置为默认行为。而 sigaction() 不会，它会一直保持你设定的处理方式。

24.2 信号集操作：五个基础函数

信号集（sigset_t）是一个位图，用来表示一组信号。你不能直接操作它的内部位，必须用标准函数。这五个函数是基础中的基础：

函数	作用	返回值
sigemptyset()	清空信号集，所有信号都不包含	成功返回0，失败返回-1
sigfillset()	填满信号集，包含所有信号	成功返回0，失败返回-1
sigaddset()	向信号集中添加一个信号	成功返回0，失败返回-1
sigdelset()	从信号集中删除一个信号	成功返回0，失败返回-1
sigismember()	检查某个信号是否在信号集中	在则返回1，不在返回0，出错返回-1

用法非常直观：

sigset_t set;

sigemptyset(&set);          // 清空
sigaddset(&set, SIGINT);   // 添加 SIGINT
sigaddset(&set, SIGTERM);  // 添加 SIGTERM

if (sigismember(&set, SIGINT)) {
    printf("SIGINT 在集合中\n");
}

sigdelset(&set, SIGINT);   // 删除 SIGINT

这里有个细节：sigemptyset() 和 sigfillset() 必须在使用信号集之前调用。你不能假设一个未初始化的 sigset_t 是空的。我曾经见过有人忘了初始化，结果信号屏蔽行为完全不可预测——那调试起来真是头疼。

24.3 sigprocmask()：屏蔽与解除屏蔽信号

sigprocmask() 用来检查或修改进程的信号屏蔽字。说白了，就是告诉内核：这段时间我不想被某些信号打扰。

#include <signal.h>

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

how 参数有三种选择：

• SIG_BLOCK：把 set 中的信号加到当前屏蔽集中。相当于“追加屏蔽”。
• SIG_UNBLOCK：从当前屏蔽集中移除 set 中的信号。相当于“解除屏蔽”。
• SIG_SETMASK：直接用 set 替换当前屏蔽集。相当于“覆盖”。

oldset 如果不为 NULL，会返回修改前的屏蔽集。方便你后续恢复。

来看一个典型场景：保护临界区代码。

sigset_t newmask, oldmask;

sigemptyset(&newmask);
sigaddset(&newmask, SIGINT);
sigaddset(&newmask, SIGTERM);

// 屏蔽 SIGINT 和 SIGTERM
if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) == -1) {
    perror("sigprocmask");
    return 1;
}

// 临界区代码：这里不会被 SIGINT 或 SIGTERM 打断
printf("执行关键操作...\n");
sleep(5);

// 恢复原来的屏蔽集
if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) == -1) {
    perror("sigprocmask");
    return 1;
}

printf("信号已恢复\n");

这段代码里，我先把 SIGINT 和 SIGTERM 屏蔽掉，等关键操作做完再恢复。为什么要恢复？因为你不恢复的话，后续代码可能一直屏蔽着这些信号，导致进程无法被正常终止。

24.4 知识体系总览

下面这张图帮你理清本章的核心脉络：

24.5 避坑指南与实战建议

最后，分享几个我踩过的坑：

• 不要在多线程中随意用 sigprocmask()：在多线程程序里，sigprocmask() 的行为是未定义的。你应该用 pthread_sigmask()。这个坑我踩过一次，调试了两天才发现是线程信号屏蔽的问题。
• 信号处理函数要尽量简单：只做最必要的事，比如设置一个全局标志。不要在里面调用 printf() 或 malloc()，这些函数不是异步信号安全的。我见过有人因为信号处理函数里调了 printf()，导致死锁。
• 记得保存和恢复信号屏蔽字：如果你在函数里修改了屏蔽字，退出前一定要恢复。否则调用者会莫名其妙地收不到信号。这是一个很隐蔽的 bug。
• 用 sigaction() 替代 signal()：这已经说过很多次了，但值得再强调一遍。signal() 在不同系统上行为不一致，而 sigaction() 是 POSIX 标准，行为明确。

好了，这一章的内容就到这里。信号处理是系统编程里比较细腻的部分，多写多练，慢慢就能掌握其中的分寸。

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