Linux进程信号处理进阶：sigaction、多线程与EINTR实战指南

进程信号这块，很多教程讲完 signal 函数和默认处理动作就戛然而止，到了真实项目里一碰到信号量大、多线程、系统调用被打断的场景，整个人是懵的。这篇“下篇”集中聊真正能落地的部分：信号集操作、sigaction 的进阶玩法、等待信号的正确姿势、多线程下怎么收信号，还有我实际排障时踩过的几个坑。内容偏实操，示例代码全部用 C 语言，你最好已经知道信号是什么，以及 SIGINT、SIGKILL、SIGTERM 这些基础概念的大致含义。如果你正准备写服务端程序、多进程守护程序或者嵌入式常驻进程，这篇应该能帮你在信号处理上少走很多弯路。

1. 信号集操作与屏蔽机制

1.1 信号集就是一张位图

信号集（signal set）这个概念第一次接触会觉得抽象，其实你可以把它理解成一张位图：系统里每个信号对应其中一位，1 表示“这个信号在集合里”，0 表示“不在”。在 C 语言里它被封装成 sigset_t 类型，不同平台的底层结构可能不一样，所以绝对不要直接对 sigset_t 做赋值、按位与、清零这类操作，必须用标准接口。

日常用得最多的四个函数如下：

c复制#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
int sigismember(const sigset_t *set, int signum);

sigemptyset 把集合清空，sigfillset 把所有信号都塞进集合，sigaddset 和 sigdelset 分别是添加和删除单个信号，sigismember 则是查询某个信号是否在集合中。这几个函数的返回值基本不用太纠结，除了 sigismember 返回 1 表示在、0 表示不在、-1 表示出错之外，其余几个成功返回 0，失败返回 -1。

一个非常容易踩的坑是：定义 sigset_t set; 之后不初始化就直接用，这是完全错误的做法。sigset_t 不是基本类型，它是结构体或者数组，栈上不初始化就是随机值，哪怕你只是想“加一个 SIGINT 进去”，也必须先用 sigemptyset 或 sigfillset 打好底子。我见过有人直接写 sigaddset(&set, SIGINT) 然后发现屏蔽了一堆莫名其妙的信号，排查半天才发现是没初始化。

1.2 sigprocmask：修改命悬一线的屏蔽字

进程里每个线程都有自己的信号屏蔽字（signal mask），表示当前阻塞了哪些信号。修改屏蔽字的接口是 sigprocmask，注意这个函数在多线程环境下应该用 pthread_sigmask 替代，后者会在多线程章节详细说，单线程程序用 sigprocmask 没问题。

c复制#include <signal.h>

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);

how 有三种取值：

第三个参数 oldset 如果不是 NULL，会把修改前的屏蔽字保存出来。这个参数在临时屏蔽信号时特别有用，典型的操作序列是这样的：

c复制sigset_t block_set, old_set;

sigemptyset(&block_set);
sigaddset(&block_set, SIGINT);
sigaddset(&block_set, SIGTERM);

sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_set, &old_set);

/* 此处代码执行期间，SIGINT 和 SIGTERM 都会被阻塞 */
/* ... 做一些不想被打断的临界操作 ... */

/* 恢复原有屏蔽字 */
sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_set, NULL);

我特别想强调一点：修改屏蔽字的时机要尽量短。有些新手喜欢在程序启动时把所有信号都屏蔽掉，然后永远不恢复，这种设计不是不行，但你必须清楚后果。比如你屏蔽了 SIGINT，用户在终端按 Ctrl+C，进程完全无反应，只能 kill -9，如果这是一个守护进程，运维那边可能直接炸毛。

另外内核限制得很死：SIGKILL 和 SIGSTOP 这两个信号无法被阻塞、无法被忽略、无法被捕获。哪怕你 sigfillset 把全集都塞进去，这两个信号照样能立刻处理进程。这也是 Linux 给你留的最后一道强制管理手段。

1.3 用sigpending查看“排队中”的信号

如果一个信号已经被阻塞，此时又有进程向它发送这个信号，这个信号不会丢失，而是处于“未决”状态，内核会把它记录在进程的未决信号集里。用 sigpending 能查出当前有哪些信号已经到达但还没被处理。

c复制#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set);

示例：屏蔽 SIGQUIT，然后给进程发一次 SIGQUIT，通过 sigpending 检查它是否处于未决状态。

c复制#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    sigset_t block_set, pending_set;

    sigemptyset(&block_set);
    sigaddset(&block_set, SIGQUIT);

    sigprocmask(SIG_BLOCK, &block_set, NULL);

    printf("进程 PID=%d, 请在 3 秒内向该进程发送 SIGQUIT(kill -QUIT %d)\n",
           getpid(), getpid());
    sleep(3);

    if (sigpending(&pending_set) == 0) {
        if (sigismember(&pending_set, SIGQUIT)) {
            printf("检测到 SIGQUIT 处于未决状态\n");
        } else {
            printf("SIGQUIT 没有处于未决状态\n");
        }
    }

    /* 恢复屏蔽字，此时 SIGQUIT 会被立即递达，默认动作是终止并 core dump */
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &block_set, NULL);
    sleep(1);
    printf("进程结束\n");
    return 0;
}

有一个细节很容易被忽略：标准信号不排队。也就是对于同一个标准信号，如果连续发送多次，在未决期间只会记录一次，等屏蔽解除之后，进程也只处理一次。比如上面的代码运行期间，你连发三四个 SIGQUIT，最终解除屏蔽后只会处理一次。这个特性在生产环境里经常坑人，后面实时信号那节我会专门对比。

sigpending 的 set 参数是输出参数，传入的 sigset_t 会被覆盖，不需要提前初始化，直接传地址进去就行。

2. 用sigaction写出靠谱的信号处理函数