面试题：C语言下Linux信号集操作中的信号屏蔽与恢复处理

Question

在Linux C语言编程中，假设你有一个关键代码段，需要暂时屏蔽SIGINT信号以避免程序在执行此代码段时被中断。请详细说明信号屏蔽和恢复的完整流程，包括使用哪些信号集操作函数，并给出相应的代码示例。同时，分析如果在屏蔽信号期间，SIGINT信号多次到达，解除屏蔽后会发生什么情况。

Answer 1

信号屏蔽和恢复流程

1. 定义信号集变量：使用 sigset_t 类型定义一个信号集变量，用于存储要屏蔽的信号。
2. 初始化信号集：使用 sigemptyset 函数清空信号集，确保其初始状态不包含任何信号。
3. 添加信号到信号集：使用 sigaddset 函数将 SIGINT 信号添加到信号集中。
4. 屏蔽信号：使用 sigprocmask 函数将信号集应用到进程，从而屏蔽 SIGINT 信号。
5. 关键代码段执行：在此期间，SIGINT 信号被屏蔽，程序不会因接收到 SIGINT 信号而中断。
6. 恢复信号：关键代码段执行完毕后，使用 sigprocmask 函数恢复信号屏蔽前的状态，使进程重新响应 SIGINT 信号。

信号集操作函数

1. sigemptyset(sigset_t *set)：清空信号集 set，使其不包含任何信号。
2. sigaddset(sigset_t *set, int signum)：将信号 signum 添加到信号集 set 中。
3. sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset)：
   • how 可以是以下值之一：
     • SIG_BLOCK：将 set 中的信号添加到当前信号屏蔽字。
     • SIG_UNBLOCK：从当前信号屏蔽字中移除 set 中的信号。
     • SIG_SETMASK：将当前信号屏蔽字设置为 set。
   • set 是要操作的信号集。
   • oldset 用于保存旧的信号屏蔽字（可选）。

代码示例

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

void signal_handler(int signum) {
    printf("Caught SIGINT signal\n");
}

int main() {
    sigset_t set, oldset;

    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, signal_handler);

    // 初始化信号集
    sigemptyset(&set);

    // 添加SIGINT信号到信号集
    sigaddset(&set, SIGINT);

    // 保存当前信号屏蔽字
    sigprocmask(SIG_SETMASK, NULL, &oldset);

    // 屏蔽SIGINT信号
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);

    printf("Critical section starts. SIGINT is blocked.\n");
    sleep(5); // 模拟关键代码段
    printf("Critical section ends. SIGINT will be unblocked.\n");

    // 恢复之前的信号屏蔽字
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);

    printf("SIGINT is unblocked. Program will exit in 5 seconds.\n");
    sleep(5); // 等待信号处理

    return 0;
}

屏蔽信号期间SIGINT多次到达的情况分析

当在屏蔽信号期间 SIGINT 信号多次到达时，信号通常不会被排队（POSIX.1 标准允许实现在支持排队的系统上排队信号，但大多数 UNIX 系统默认不排队普通信号）。因此，当解除屏蔽后，进程只会收到一次 SIGINT 信号，并执行相应的信号处理函数。这意味着多次发送的 SIGINT 信号在屏蔽期间被合并为一次。如果需要处理多次信号，可以考虑使用支持信号排队的机制，例如实时信号（SIGRTMIN 到 SIGRTMAX）。