2017-2018-1 20155305 《信息安全系统设计基础》第6周学习总结

2017-2018-1 20155305 《信息安全系统设计基础》第6周学习总结

教材学习内容总结

fork()函数

  • 1.fork函数作用
    一般来讲, 我们编写1个普通的c程序, 运行这个程序直到程序结束, 系统只会分配1个pid给这个程序, 也就就说, 系统里只会有一条关于这个程序的进程.
    但是执行了fork() 这个函数就不同了.
    fork 这个英文单词在英文里是"分叉"意思, fork() 这个函数作用也很符合这个意思. 它的作用是复制当前进程(包括进程在内存里的堆栈数据)为1个新的镜像. 然后这个新的镜像和旧的进程同时执行下去. 相当于本来1个进程, 遇到fork() 函数后就分叉成两个进程同时执行了. 而且这两个进程是互不影响。

参考下面这个小程序:

        #include<stdio.h>
        int main(){
        printf("it's the main process step 1!
");

        fork();

        printf("step2 after fork() !
");

        int i; scanf("%d",&i);   
        return 0;
        }

在这个函数里, 共有两条printf语句, 但是执行执行时则打出了3行信息. 如下图:

fork()函数将这个程序分叉了啊, 见下面的图解:

可以见到程序在fork()函数执行时都只有1条主进程, 所以 step 1 会被打印输出1次.
执行 fork()函数后, 程序分叉成为了两个进程, 1个是原来的主进程, 另1个是新的子进程, 它们都会执行fork() 函数后面的代码, 所以 step2 会被 两条进程分别打印输出各一次, 屏幕上就总共3条printf 语句了!

     可以见到这个函数最后面用了 scanf()函数来防止程序退出,  这时查看系统的进程, 就会发现两个相同名字的进程:

    1. 区别分主程序和子程序.
      实际应用中, 单纯让程序分叉意义不大, 新增一个子程序, 很可能是为了让子进程单独执行一段代码. 实现与主进程不同的功能.
      要实现上面所说的功能, 实际上就是让子进程和主进程执行不同的代码.
      所以fork() 实际上有返回值, 而且在两条进程中的返回值是不同的, 在主进程里 fork()函数会返回主进程的pid, 而在子进程里会返回0! 所以我们可以根据fork() 的返回值来判断进程到底是哪个进程, 就可以利用if 语句来执行不同的代码

      如下面这个小程序fork1():

        #include<stdio.h>
        int main(){
        int childpid;
        int i;

	    if (fork() == 0){
	     //child process
	        for (i=1; i<=8; i++){
		     printf("This is child process
");
	       }
        }else{
		        //parent process
	        for(i=1; i<=8; i++){
	    	    printf("This is parent process
");
	        }
	       }

        printf("step2 after fork() !!

");
        }

对fork() 函数的返回值进行了判断, 如果 返回值是0, 我就让认为它是子进程, 否则是主程序. 那么我就可以让这两条进程输出不同的信息了.
输出信息如下图:

下面是图解:

由图解知两条进程都对fork()返回值执行判断, 在if 判断语句中分别执行各自的代码. 但是if判断完成后, 还是会回各自执行接下来的代码. 所以 step2 还是输出了2次.

wait() 函数

  • 1.主程序和子程序的执行次序是随机的, 但是实际情况下, 通常我们希望子进程执行后, 才继续执行主进程.
    例如对于上面的fork1()函数, 我想先输出子进程的8个 "This is child process" 然后再输出 8个 主进程"This is parent process"
    wait()函数就提供了这个功能, 在if 条件内的 主进程呢部分内 加上wait() 函数, 就可以让主进程执行fork()函数时先hold 住, 等子进程退出后再执行, 通常会配合子进程的exit()函数一同使用.
    我将fork1()函数修改一下, 添加了wait()语句:

       #include<stdio.h>
       int main(){
          int childpid;
          int i;
    
          if (fork() == 0){
              //child process
              for (i=1; i<=8; i++){
              	printf("This is child process
    ");
          }
              exit(0);
          }else{
              //parent process
              wait();
              for(i=1; i<=8; i++){
      	        printf("This is parent process
    ");
              }
          }
    
          printf("step2 after fork() !!
    
    ");
      }
    

输出结果:


屏幕输出就很有规律了。

流程图:

exec 函数组

  • 1.需要注意的是exec并不是1个函数, 其实它只是一组函数的统称, 它包括下面6个函数:

    int execl(const char *path, const char *arg, ...);
    int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
    int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
    int execv(const char *path, char *const argv[]);
    int execvp(const char *file, char *const argv[]);
    int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

这6个函数名字不同, 而且他们用于接受的参数也不同.
实际上他们的功能都是差不多的, 因为要用于接受不同的参数所以要用不同的名字区分它们, 毕竟c语言没有函数重载的功能

命名规则:

 e后续,  参数必须带环境变量部分,   环境变零部分参数会成为执行exec函数期间的环境变量, 比较少用
    l 后续,   命令参数部分必须以"," 相隔, 最后1个命令参数必须是NULL
    v 后续,   命令参数部分必须是1个以NULL结尾的字符串指针数组的头部指针.         例如char * pstr就是1个字符串的指针, char * pstr[] 就是数组了, 分别指向各个字符串.
    p后续,   执行文件部分可以不带路径, exec函数会在$PATH中找

还有1个注意的是, exec函数会取代执行它的进程, 也就是说, 一旦exec函数执行成功, 它就不会返回了, 进程结束. 但是如果exec函数执行失败, 它会返回失败的信息, 而且进程继续执行后面的代码!

通常exec会放在fork() 函数的子进程部分, 来替代子进程执行啦, 执行成功后子程序就会消失, 但是执行失败的话, 必须用exit()函数来让子进程退出!

getpid和getppid

getpid返回当前进程标识,getppid返回父进程标识。

getpid() getppid()进程和父进程函数
getpid()和getppid()进程和父进程函数,在调用中都不能返回错误,下面的程序输出了他的进程ID和父进程ID,由于不能保证pid_t 能够放进 int类型中去,返回值被转为long 整型输出

第十章 程序的机器级的表示

一.Unix I/O

  • 输入输出的方式:

  • 打开文件

  • 改变当前的文件位置

  • 读写文件

  • 关闭文件

  • 描述符:在后续对此文件的所有操作中标识这个文件

  • Unix进程开始时三个打开的文件:

  • 标准输入(描述符为0)

  • 标准输出(描述符为1)

  • 标准错误(描述符为2)
    二.打开和关闭文件

  • 调用open函数打开文件,若成功返回值为新文件描述符,若出错,返回值为-1

      #include <sys/types.h>
      #include <sys/stat.h>
      #include <fcntl.h>
      #include <unistd.h>
      #int open(char *filename,int flags,mod_it mode);```
    
  • flag参数

      O_RDONLY:只读。
      O_WRONLY:只写。
      O_RDWR:可读可写。
    

一位或者多位掩码的或

    O_CREAT,表示如果文件不存在,就创建它的一个截断的文件。
    O_TRUNC:如果文件已经存在,就截断它。
    O_APPEND:在每次写操作前,设置文件位置到文件的结尾处。
  • 访问权限位在sys/stat.h中定义

mode参数了指定新文件的访问权限位。作为上下文的一部分,每个进程都有一个umask,通过调用umask函数设置。当进程通过带某个带mode参数的open函数用来创建一个新文件的时候,文件的访问权限位被设置为mode & ~umask。

  • 调用close函数关闭文件,若成功则返回0,不成功则为-1

      #include<unistd.h>
      int close(int fd);
    

读和写文件

  • 调用read和write函数执行输入和输出

  • read函数:若成功则为读的字节数,若EOF则为0,若出错则为-1

  • write函数:若成功则为写的字节数,若出错则为-1

      #include <unistd.h>
      ssize_t read(int fd,void *buf,size_t n);
      ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t n);
    
  • read函数:从描述符为fd的当前文件位置拷贝最多n个字节到存储器位置buf。返回值:-1:一个错误;0:EOF;否则,返回值:实际传送的字节数量。

  • write函数:从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。

  • 不足值:read和write传送的字节比应用程序要求的少,不表示有错误

  • 出现不足值情况的原因:

  • 读时遇到EOF

  • 从终端读文本行

  • 读写网络套接字
    用RIO健壮地读写

  • RIO包提供了方便、健壮和高效的I/O

  • RIO提供两类不同的函数:

  • 无缓冲的输入输出函数

  • 带缓冲的输入函数

  • 应用程序通过调用rio_readn和rio_written函数可以在存储器和文件之间直接传送数据

          #include "csapp.h"
          ssize_t rio_readn(int fd,void *usrbuf,size_t n);
          ssize_t rio_writen(int fd,void *usrbuf,size_t n);
    
  • rio_ readn函数在遇到EOF时,只能返回一个不足值;

  • rio_ writen函数绝不会返回不足值。

  • 用一个程序来计算文本文件中文本行的数量的两种方法:

  • 用read函数来一次一个字节地从文件传送到用户存储器,检查每个字节来查找换行符。这个方法的缺点是效率低,每读取文件中的一个字节都要求陷入内核

  • 调用一个包装函数(rio_readlineb),它从一个内部读缓冲区拷贝一个文本行,当缓冲区变空时,会自动地调用read重新填满缓冲区

  • 从rio_readnb和rio_readlineb读缓冲区中传送原始字节

          #include "csapp.h"
    
          void rio_readinitb(rio_t *rp,int fd)
    
          ssize_t rio_readlinrb(rio_t *rp,void *usrbuf,size_t maxlen);
          ssize_t rio_readnb(rio_t *rp,void *usrbuf,size_t n);
    

读取文件元数据

  • 应用程序能够通过调用stat和fstat函数,检索到关于文件的信息(元数据),若成功则为0,若出错则为-1

          #include <unistd.h>
          #include <sys/stat.h>
          int stat(cost char *filename,struc sta *buf);
          int fstat(int fd,struct stat *buf);
    
  • 宏指令:

  • S_ISREG() 普通文件?二进制或文本数据

  • S_ISDIR() 目录文件?包含其他文件的信息

  • S_ISSOCK() 网络套接字?通过网络和其他进程通信的文件
    共享文件

  • 内核用三个相关的数据结构表示打开的文件:

  • 描述符表

  • 文件表

  • v-node表

  • 三种打开文件的类型:

  • 典型:描述符各自引用不同的文件,没有共享

  • 共享:多个描述符通过不同的文件表表项引用同一个文件。(关键思想:每个描述符都有自己的文件位置,对不同描述符的读操作可以从文件的不同位置获取数据)

  • 继承:子进程继承父进程打开文件
    I/O重定向

  • Unix外壳提供了I/O重定向操作符,允许用户将磁盘文件和标准输入输出联系起来

  • 使用dup2函数实现I/O重定向

      #include <unistd.h>
    
      int duo2(int oldfd,int newfd);
    
  • dup2函数拷贝描述符表表项oldfd到描述符表表项newfd,覆盖描述表表项newfd以前的内容,如果newfd已经打开,dup2会在拷贝oldfd之前关闭newfd

教材学习中的问题和解决过程

  • 问题1:

代码调试中的问题和解决过程

  • 问题1:

代码托管

上周考试错题总结

结对及互评

点评模板:

  • 博客中值得学习的或问题:

    • 学习态度认真
  • 代码中值得学习的或问题:

    • 编写代码严谨
  • 其他

本周结对学习情况

- [20155311](博客链接)
- 结对照片
- 结对学习内容
    -fork函数,wait函数,exec函数,实现mybash
    -第三章 程序的机器级的表示

学习进度条

代码行数(新增/累积) 博客量(新增/累积) 学习时间(新增/累积) 重要成长
目标 5000行 30篇 400小时
第一周 10/ 10 1/1 10/10
第三周 158/ 168 1/2 17/27
第五周 145/ 313 3/ 5 21/48
第六周 209/ 522 1/ 6 20/68

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」,到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要,也很有用。
耗时估计的公式
:Y=X+X/N ,Y=X-X/N,训练次数多了,X、Y就接近了。

参考:软件工程软件的估计为什么这么难软件工程 估计方法

  • 计划学习时间:20小时

  • 实际学习时间:20小时

  • 改进情况:开始进入学习状态,每天会学习一点新知识温习旧知。

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表
)

参考资料

原文地址:https://www.cnblogs.com/20155305ql/p/7732133.html