sigfillset 函數詳解

一、函數概念

sigfillset() 是 POSIX 信號處理中的核心函數，用于初始化并填充一個信號集，使其包含當前系統支持的所有信號。它是操作信號屏蔽字（signal mask）的基礎工具，常與 sigprocmask()、sigsuspend() 等函數配合使用。

關鍵特性：

• 初始化信號集：將 sigset_t 類型變量設為包含所有信號
• 原子操作：保證線程安全
• 不可阻塞信號：對 SIGKILL 和 SIGSTOP 無效（這兩個信號永遠不可阻塞）

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二、函數原型和頭文件

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

參數：

• set：指向要填充的信號集的指針

返回值：

• 成功：返回 0
• 失敗：返回 -1 并設置 errno（通常是 EFAULT，表示無效指針）

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三、信號集（sigset_t）詳解

信號集是用于表示一組信號的數據類型，本質是位掩碼（bitmask）。在 Linux 中通常定義為：

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

信號范圍：

• 標準信號：1~31（如 SIGINT=2, SIGSEGV=11）
• 實時信號：32~64（SIGRTMIN 到 SIGRTMAX）

使用 kill -l 命令可查看系統支持的信號列表

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四、使用場景

1. 阻塞所有信號

sigset_t all_signals;
sigfillset(&all_signals);  // 填充所有信號// 設置進程信號屏蔽字
sigprocmask(SIG_SETMASK, &all_signals, NULL);

2. 安全臨界區保護

void critical_section() {sigset_t old_set, new_set;// 準備阻塞所有信號sigfillset(&new_set);// 進入臨界區前阻塞信號sigprocmask(SIG_SETMASK, &new_set, &old_set);/* 臨界區代碼（不會被任何信號中斷） */// 恢復原始信號屏蔽sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, NULL);
}

3. 等待特定信號

sigset_t mask, original_mask;
sigfillset(&mask);          // 包含所有信號
sigdelset(&mask, SIGUSR1);  // 刪除 SIGUSR1// 阻塞除 SIGUSR1 外的所有信號
sigprocmask(SIG_SETMASK, &mask, &original_mask);// 等待 SIGUSR1 信號
sigsuspend(&mask);// 恢復原始信號屏蔽
sigprocmask(SIG_SETMASK, &original_mask, NULL);

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五、完整使用示例

示例：安全信號處理框架

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>volatile sig_atomic_t flag = 0;void handler(int sig) {flag = 1;  // 僅設置標志（異步安全）
}int main() {// 配置信號處理struct sigaction sa;sa.sa_handler = handler;sigemptyset(&sa.sa_mask);sa.sa_flags = SA_RESTART;sigaction(SIGINT, &sa, NULL);// 準備信號集sigset_t all_signals, wait_mask;sigfillset(&all_signals);      // 包含所有信號sigemptyset(&wait_mask);       // 空信號集sigaddset(&wait_mask, SIGINT); // 只關注SIGINT// 阻塞除SIGINT外的所有信號sigset_t old_mask;sigprocmask(SIG_SETMASK, &all_signals, &old_mask);sigdelset(&all_signals, SIGINT); // 允許SIGINT傳遞while(1) {// 安全等待信號（原子操作）sigsuspend(&wait_mask);if(flag) {printf("Processing signal...\n");/* 安全處理邏輯（非異步安全函數放這里） */flag = 0;}}// 恢復原始信號屏蔽（實際不會執行到這里）sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL);return 0;
}

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六、相關函數對比

函數	功能	常見使用場景
sigfillset()	填充所有信號到信號集	初始化全局屏蔽
sigemptyset()	清空信號集	準備添加特定信號
sigaddset()	添加單個信號到信號集	自定義屏蔽組合
sigdelset()	從信號集刪除單個信號	允許特定信號通過
sigismember()	檢查信號是否在集合中	信號狀態判斷
sigprocmask()	設置進程信號屏蔽字	臨界區保護/信號阻塞
sigsuspend()	臨時替換信號掩碼并等待信號	原子等待操作

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七、重要注意事項

1. 信號集生命周期：

   // 錯誤！未初始化信號集
   sigset_t set;
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL); // 未定義行為// 正確：必須顯式初始化
   sigset_t set;
   sigfillset(&set); // 或 sigemptyset(&set);
   

2. 不可阻塞信號：

   sigset_t set;
   sigfillset(&set);
   sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);// 以下信號仍能終止進程
   kill(getpid(), SIGKILL); // 始終有效
   kill(getpid(), SIGSTOP); // 始終有效
   

3. 線程安全：

   • 在多線程環境中，使用 pthread_sigmask() 替代 sigprocmask()

   pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &set, NULL);
   

4. 與 sigaction 協作：

   struct sigaction sa;
   sa.sa_handler = handler;
   sigfillset(&sa.sa_mask);  // 執行處理函數時阻塞所有其他信號
   sa.sa_flags = 0;
   

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八、錯誤處理

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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總結

sigfillset() 是 Linux 信號處理的基礎構建塊：

1. 核心作用：快速初始化包含所有信號的信號集
2. 典型應用：
   • 創建全局信號屏蔽
   • 實現安全臨界區
   • 配合 sigsuspend() 實現原子等待
3. 最佳實踐：
   • 總是顯式初始化信號集
   • 結合 sigdelset() 實現精細控制
   • 在多線程程序中使用線程安全版本

掌握 sigfillset() 及其相關函數，是編寫健壯的信號處理代碼的關鍵一步。通過合理控制信號屏蔽，可以有效防止信號競爭條件和不可預知的中斷行為。