嵌入式Linux系统编程

嵌入式Linux系统编程 — 6.4 信号集

1 信号集概念

2 sigemptyset、sigfillset初始化信号集

3 sigaddset、sigdelset向信号集中添加/删除信号

4 sigismember函数测试信号是否在信号集中

1 信号集概念

在Linux系统中，信号集（signal set）用于表示一组信号的集合，信号集的使用主要涉及到信号的阻塞与未决状态的管理。很多系统调用都使用到了信号集这种数据类型来作为参数传递，譬如 sigaction()函数、 sigprocmask()函数、 sigpending()函数等。

信号集其实就是 sigset_t 类型数据结构：

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

宏定义 _SIGSET_NWORDS:

这个宏定义计算了需要多少个unsigned long int来表示所有的信号。由于Linux系统支持的信号数量最多为1024（因系统而异），每个unsigned long int的大小是其位数除以8（即字节数），再乘以sizeof(unsigned long int)得到每个unsigned long int的位数。因此，(1024 / (8 * sizeof (unsigned long int)))计算了总共需要多少个unsigned long int来存储1024个信号的位图。

sigset_t 结构体:

sigset_t是一个结构体，它包含一个数组类型是unsigned long int的__val的数组，长度由_SIGSET_NWORDS宏定义决定。

2 sigemptyset、sigfillset初始化信号集

sigemptyset()和 sigfillset()用于初始化信号集。 sigemptyset()初始化信号集，使其不包含任何信号；而sigfillset()函数初始化信号集，使其包含所有信号（包括所有实时信号），函数原型如下：

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);

set：指向需要进行初始化的信号集变量。
返回值：成功返回 0；失败将返回-1，并设置 errno。

这两个函数通常与 sigaction(), sigpending(), sigprocmask() 等函数一起使用，以控制进程对信号的响应和处理。例如，使用 sigfillset() 可以创建一个包含所有信号的信号集，然后通过 sigprocmask() 来阻塞或允许这些信号。

下面是一个简单的使用 sigemptyset() 和 sigfillset() 的示例：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    sigset_t set, oldset, emptyset;

    // 填充信号集
    if (sigfillset(&set) == -1) {
        perror("Error in sigfillset");
        return 1;
    }

    // 清空信号集
    if (sigemptyset(&emptyset) == -1) {
        perror("Error in sigemptyset");
        return 1;
    }

    // 阻塞所有信号
    if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oldset) == -1) {
        perror("Error in sigprocmask - SIG_BLOCK");
        return 1;
    }
    
    // 打印信号集状态
    printf("Current signal set is blocked.\n");

    // 恢复信号屏蔽
    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL) == -1) {
        perror("Error in sigprocmask - SIG_SETMASK");
        return 1;
    }

    // 打印信号集状态
    printf("Original signal set restored.\n");

    return 0;
}

运行结果如下：

3 sigaddset、sigdelset向信号集中添加/删除信号

sigaddset() 和 sigdelset() 也是用于操作信号集的函数，允许向信号集中添加或删除特定的信号，函数原型如下：

#include <signal.h>

int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);

set：指向信号集。
signum：需要添加/删除的信号。
返回值：成功返回 0；失败将返回-1，并设置 errno。

下面是一个简单的示例，演示如何使用 sigaddset() 和 sigdelset()：

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

int main() 
{
    sigset_t set;

    // 初始化信号集为空
    if (sigemptyset(&set) == -1) {
        perror("sigemptyset");
        return 1;
    }

    // 添加SIGINT（通常用于处理Ctrl+C中断）到信号集
    if (sigaddset(&set, SIGINT) == -1) {
        perror("sigaddset");
        return 1;
    }

    // 打印信号集状态，确认SIGINT已添加
    if (sigismember(&set, SIGINT)) {
        printf("SIGINT is in the signal set.\n");
    }

    // 从信号集中删除SIGINT
    if (sigdelset(&set, SIGINT) == -1) {
        perror("sigdelset");
        return 1;
    }

    // 再次打印信号集状态，确认SIGINT已被删除
    if (!sigismember(&set, SIGINT)) {
        printf("SIGINT is no longer in the signal set.\n");
    }

    return 0;
}

程序首先使用 sigemptyset() 创建了一个空的信号集，然后使用 sigaddset() 向信号集中添加了 SIGINT 信号，通过 sigismember() 检查 SIGINT 是否成功添加到信号集中，并打印状态信息。接着使用 sigdelset() 删除了 SIGINT 信号，并再次检查信号集状态，确认 SIGINT 已被删除。运行结果乳香

4 sigismember函数测试信号是否在信号集中

使用 sigismember()函数可以测试某一个信号是否在指定的信号集中，函数原型如下所示：

#include <signal.h>

int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

set：指定信号集。
signum：需要进行测试的信号。
返回值：如果信号 signum 在信号集 set 中，则返回 1；如果不在信号集 set 中，则返回 0；失败则返回-1，并设置 errno。

以下是一个使用 sigismember() 的示例代码：

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

int main() 
{
    sigset_t set;

    // 初始化信号集，包含所有信号
    if (sigfillset(&set) == -1) {
        perror("sigfillset");
        return 1;
    }

    // 检查SIGINT是否在信号集中
    if (sigismember(&set, SIGINT)) {
        printf("SIGINT is in the signal set.\n");
    } else {
        printf("SIGINT is not in the signal set.\n");
    }

    return 0;
}

程序首先使用 sigfillset() 填充信号集 set，使其包含所有可能的信号。然后使用 sigismember() 检查 SIGINT是否是信号集的成员，并打印相应的信息。运行结果如下：