前言

在 Linux 系统中，信号（signal）是进程间通信（IPC）的一种机制，用于通知进程发生了某种事件。为了更精细地控制信号的处理行为，内核为每个进程维护了两个关键的信号集合：

阻塞信号集（Blocked Signal Set / Signal Mask）
未决信号集（Pending Signal Set）
这两个集合都以位掩码（bitmask）的形式表示，通常称为 sigset_t 类型。

1. 阻塞信号集（Signal Mask）

定义：当前被阻塞、暂不递达的信号集合。
作用：即使某个信号已经发送给进程，只要它在阻塞集中，就不会被立即处理（即不会触发信号处理函数或默认动作），而是被挂起（pending）。
修改方式：通过 sigprocmask() 系统调用修改当前进程的信号掩码。
特点：
是可编程控制的；
对实时信号（如 SIGRTMIN~SIGRTMAX）和标准信号均有效；
子进程会继承父进程的信号掩码（在 fork 时）。

2. 未决信号集（Pending Signal Set）

定义：已经发送给进程、但尚未被递达（因为被阻塞或正在处理）的信号集合。
作用：记录哪些信号“在路上”，等待解除阻塞后处理。
查看方式：可通过 sigpending() 系统调用获取当前进程的 pending 信号集。
特点：
内核自动维护，用户无法直接修改；
对于标准信号（如 SIGINT、SIGTERM），多次发送只保留一个（不可排队）；
对于实时信号（POSIX Realtime Signals），可以排队（多个实例可 pending）。

3. 两者关系与信号递达流程

当一个信号被发送给进程时，内核执行如下逻辑：
检查该信号是否在 阻塞信号集（mask） 中：
如果 不在 → 立即递达（调用 handler 或执行默认动作）；
如果 在 → 将该信号加入 未决信号集（pending），暂不处理。
当进程后续通过 sigprocmask() 解除对该信号的阻塞 时：
内核检查 pending 集合；
若该信号处于 pending 状态，则立即递达。
注意：信号的“递达”发生在进程从内核态返回用户态时（例如系统调用返回、中断返回等），这是信号处理的“时机点”。

4. 相关系统调用简要说明

sigsuspend 常用于“等待特定信号”的场景，它能避免竞态条件（race condition）：先解除阻塞再 sleep 可能错过信号，而 sigsuspend 是原子操作。

5. 示例代码片段（查看 pending 与 mask）

#include<signal.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>voidprint_sigset(constsigset_t*set){for(inti=1;i<NSIG;i++){if(sigismember(set,i))printf(" %d",i);}printf("\n");}intmain(){sigset_tmask,pending;// 阻塞 SIGINT (Ctrl+C)sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask,SIGINT);sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL);printf("Blocked SIGINT. Now send SIGINT (e.g., press Ctrl+C).\n");sleep(3);// 此时 SIGINT 被阻塞，应进入 pendingsigpending(&pending);printf("Pending signals:");print_sigset(&pending);printf("Unblocking SIGINT...\n");sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&mask,NULL);// 此时会立即处理 pending 的 SIGINTreturn0;}

6.示例代码详解

运行此程序，在 sleep 期间按 Ctrl+C，会看到 SIGINT 被 pending，解除阻塞后进程退出。
这是一个用于演示Linux信号处理机制的C程序，主要功能是阻塞、查看和解除阻塞SIGINT信号（通常由Ctrl+C触发）。

6.1 print_sigset函数

voidprint_sigset(constsigset_t*set){for(inti=1;i<NSIG;i++){if(sigismember(set,i))printf(" %d",i);}printf("\n");}

功能：打印信号集中的所有信号编号
参数：set - 指向信号集的指针
实现：
遍历从1到NSIG（系统支持的最大信号数）的所有信号
使用sigismember()函数检查每个信号是否在信号集中
如果存在，则打印该信号编号

6.2 main函数

6.2.1 信号集初始化与阻塞

sigset_tmask,pending;// 阻塞 SIGINT (Ctrl+C)sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask,SIGINT);sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL);

sigset_t: 定义信号集类型的变量
sigemptyset(): 初始化信号集为空
sigaddset(): 将SIGINT信号添加到信号集中
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL): 阻塞mask中包含的所有信号（这里是SIGINT）

6.2.2 等待用户发送信号

printf("Blocked SIGINT. Now send SIGINT (e.g., press Ctrl+C).\n");sleep(3);// 此时 SIGINT 被阻塞，应进入 pending

提示用户发送SIGINT信号
sleep(3): 程序休眠3秒，期间如果用户按下Ctrl+C，SIGINT信号会被阻塞并进入挂起状态

6.2.3 查看挂起信号

sigpending(&pending);printf("Pending signals:");print_sigset(&pending);

sigpending(&pending): 获取当前挂起的所有信号，并存储到pending信号集中
调用print_sigset()打印所有挂起的信号

6.2.4 解除信号阻塞

printf("Unblocking SIGINT...\n");sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&mask,NULL);// 此时会立即处理 pending 的 SIGINT

sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, NULL): 解除mask中包含的所有信号的阻塞
当SIGINT信号解除阻塞后，系统会立即处理之前挂起的SIGINT信号，导致程序终止

6.3 执行流程

程序开始执行，初始化信号集
阻塞SIGINT信号
提示用户发送SIGINT信号并休眠3秒
如果用户在3秒内按下Ctrl+C，SIGINT信号被阻塞并进入挂起状态
程序醒来后，检查并打印所有挂起的信号
解除SIGINT信号的阻塞，系统立即处理挂起的SIGINT信号
程序终止

6.4 关键知识点

信号集(sigset_t)：用于表示一组信号的数据结构
sigprocmask()：修改进程的信号屏蔽字，控制哪些信号可以递送到进程
sigpending()：获取当前挂起的所有信号
SIG_BLOCK：向信号屏蔽字添加信号
SIG_UNBLOCK：从信号屏蔽字移除信号
挂起信号(pending signals)：已发送但被阻塞的信号
这个程序很好地演示了Linux信号处理中的阻塞和挂起机制，帮助理解信号如何在进程中被处理。

6.5 程序运行结果分析

第一次运行

xxx:~/Cprogram$./sigtest Blocked SIGINT.Now sendSIGINT(e.g.,press Ctrl+C).^CPending signals:2Unblocking SIGINT...

关键观察点：
程序启动后，成功阻塞了SIGINT信号
在3秒等待期间按下了Ctrl+C（显示为^C）
程序检测到并输出了挂起的信号：Pending signals: 2，其中2是SIGINT信号的编号
解除SIGINT阻塞后，系统立即处理了挂起的SIGINT信号，导致程序终止

第二次运行

xxx:~/Cprogram$./sigtest Blocked SIGINT.Now sendSIGINT(e.g.,press Ctrl+C).Pending signals:Unblocking SIGINT...

关键观察点：
程序同样成功阻塞了SIGINT信号
但这次在3秒等待期间没有按下Ctrl+C
因此程序检测到的挂起信号列表为空：Pending signals:后没有任何信号编号
解除SIGINT阻塞后，没有需要处理的挂起信号，程序正常执行完毕

6.6 信号处理机制详解

信号编号
SIGINT信号的编号是2，这是由系统定义的标准信号编号。可以通过kill -l命令查看所有信号的编号。
信号状态转换
信号发送：当按下Ctrl+C时，终端会向当前前台进程组发送SIGINT信号
信号阻塞：由于程序使用sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL)阻塞了SIGINT信号，该信号无法立即递送到进程
信号挂起：被阻塞的信号会进入"挂起"状态，保存在进程的挂起信号集合中
检查挂起：通过sigpending()函数可以查询当前挂起的信号集合
解除阻塞：当使用sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, NULL)解除SIGINT的阻塞后，挂起的SIGINT信号会立即递送到进程
信号处理：SIGINT的默认处理动作是终止进程，所以程序会立即终止
程序行为差异的原因
两次运行的差异完全是由是否在等待期间发送SIGINT信号导致的：
第一次运行：发送了SIGINT → 信号挂起 → 解除阻塞后处理信号 → 程序终止
第二次运行：未发送SIGINT → 无挂起信号 → 解除阻塞后正常退出

代码与运行结果的对应关系

// 阻塞SIGINT信号sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL);printf("Blocked SIGINT. Now send SIGINT (e.g., press Ctrl+C).\n");sleep(3);// 这里是接收Ctrl+C的窗口// 检查挂起信号sigpending(&pending);printf("Pending signals:");print_sigset(&pending);// 这里输出是否有挂起的SIGINT(2)// 解除阻塞sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&mask,NULL);// 此时会立即处理挂起的SIGINT

实际应用场景
信号阻塞机制在实际编程中有很多应用，例如：
原子操作保护：在执行关键的原子操作时，暂时阻塞某些信号，避免操作被中断
信号处理时序控制：控制信号处理的时机，确保在合适的时候处理信号
信号批量处理：先累积多个相同信号，然后在合适的时候一次性处理
这个程序很好地演示了Linux信号机制的基本概念，包括信号阻塞、挂起和处理的整个流程。