sigfillset 函数详解

一、函数概念

sigfillset() 是 POSIX 信号处理中的核心函数，用于初始化并填充一个信号集，使其包含当前系统支持的所有信号。它是操作信号屏蔽字（signal mask）的基础工具，常与 sigprocmask()、sigsuspend() 等函数配合使用。

关键特性：

• 初始化信号集：将 sigset_t 类型变量设为包含所有信号
• 原子操作：保证线程安全
• 不可阻塞信号：对 SIGKILL 和 SIGSTOP 无效（这两个信号永远不可阻塞）

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二、函数原型和头文件

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

参数：

• set：指向要填充的信号集的指针

返回值：

• 成功：返回 0
• 失败：返回 -1 并设置 errno（通常是 EFAULT，表示无效指针）

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三、信号集（sigset_t）详解

信号集是用于表示一组信号的数据类型，本质是位掩码（bitmask）。在 Linux 中通常定义为：

typedef struct {unsigned long sig[_NSIG_WORDS];
} sigset_t;

信号范围：

• 标准信号：1~31（如 SIGINT=2, SIGSEGV=11）
• 实时信号：32~64（SIGRTMIN 到 SIGRTMAX）

使用 kill -l 命令可查看系统支持的信号列表

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四、使用场景

1. 阻塞所有信号

sigset_t all_signals;
sigfillset(&all_signals);  // 填充所有信号// 设置进程信号屏蔽字
sigprocmask(SIG_SETMASK, &all_signals, NULL);

2. 安全临界区保护

void critical_section() {sigset_t old_set, new_set;// 准备阻塞所有信号sigfillset(&new_set);// 进入临界区前阻塞信号sigprocmask(SIG_SETMASK, &new_set, &old_set);/* 临界区代码（不会被任何信号中断） */// 恢复原始信号屏蔽sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, NULL);
}

3. 等待特定信号

sigset_t mask, original_mask;
sigfillset(&mask);          // 包含所有信号
sigdelset(&mask, SIGUSR1);  // 删除 SIGUSR1// 阻塞除 SIGUSR1 外的所有信号
sigprocmask(SIG_SETMASK, &mask, &original_mask);// 等待 SIGUSR1 信号
sigsuspend(&mask);// 恢复原始信号屏蔽
sigprocmask(SIG_SETMASK, &original_mask, NULL);

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五、完整使用示例

示例：安全信号处理框架

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>volatile sig_atomic_t flag = 0;void handler(int sig) {flag = 1;  // 仅设置标志（异步安全）
}int main() {// 配置信号处理struct sigaction sa;sa.sa_handler = handler;sigemptyset(&sa.sa_mask);sa.sa_flags = SA_RESTART;sigaction(SIGINT, &sa, NULL);// 准备信号集sigset_t all_signals, wait_mask;sigfillset(&all_signals);      // 包含所有信号sigemptyset(&wait_mask);       // 空信号集sigaddset(&wait_mask, SIGINT); // 只关注SIGINT// 阻塞除SIGINT外的所有信号sigset_t old_mask;sigprocmask(SIG_SETMASK, &all_signals, &old_mask);sigdelset(&all_signals, SIGINT); // 允许SIGINT传递while(1) {// 安全等待信号（原子操作）sigsuspend(&wait_mask);if(flag) {printf("Processing signal...\n");/* 安全处理逻辑（非异步安全函数放这里） */flag = 0;}}// 恢复原始信号屏蔽（实际不会执行到这里）sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);return 0;
}

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六、相关函数对比

函数	功能	常见使用场景
sigfillset()	填充所有信号到信号集	初始化全局屏蔽
sigemptyset()	清空信号集	准备添加特定信号
sigaddset()	添加单个信号到信号集	自定义屏蔽组合
sigdelset()	从信号集删除单个信号	允许特定信号通过
sigismember()	检查信号是否在集合中	信号状态判断
sigprocmask()	设置进程信号屏蔽字	临界区保护/信号阻塞
sigsuspend()	临时替换信号掩码并等待信号	原子等待操作

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七、重要注意事项

1. 信号集生命周期：

   // 错误！未初始化信号集
   sigset_t set;
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL); // 未定义行为// 正确：必须显式初始化
   sigset_t set;
   sigfillset(&set); // 或 sigemptyset(&set);
   

2. 不可阻塞信号：

   sigset_t set;
   sigfillset(&set);
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);// 以下信号仍能终止进程
   kill(getpid(), SIGKILL); // 始终有效
   kill(getpid(), SIGSTOP); // 始终有效
   

3. 线程安全：

   • 在多线程环境中，使用 pthread_sigmask() 替代 sigprocmask()

   pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);
   

4. 与 sigaction 协作：

   struct sigaction sa;
   sa.sa_handler = handler;
   sigfillset(&sa.sa_mask);  // 执行处理函数时阻塞所有其他信号
   sa.sa_flags = 0;
   

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八、错误处理

sigset_t signal_set;if (sigfillset(&signal_set) == -1) {perror("sigfillset failed");switch(errno) {case EFAULT:fprintf(stderr, "Invalid memory address\n");break;default:fprintf(stderr, "Unknown error\n");}exit(EXIT_FAILURE);
}

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总结

sigfillset() 是 Linux 信号处理的基础构建块：

1. 核心作用：快速初始化包含所有信号的信号集
2. 典型应用：
   • 创建全局信号屏蔽
   • 实现安全临界区
   • 配合 sigsuspend() 实现原子等待
3. 最佳实践：
   • 总是显式初始化信号集
   • 结合 sigdelset() 实现精细控制
   • 在多线程程序中使用线程安全版本

掌握 sigfillset() 及其相关函数，是编写健壮的信号处理代码的关键一步。通过合理控制信号屏蔽，可以有效防止信号竞争条件和不可预知的中断行为。