20135321余佳源——信息安全系统设计基础第十二周学习总结
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第十二周（11.23-11.29）:
学习计时：共6小时
读书：3
代码：1
作业：1
博客：1
一、学习目标
- 掌握进程控制
- 掌握信号处理的方法
- 掌握管道和fifo进行进程间通信的方法
二、学习资源
编译、运行、阅读、理解process.tar.gz压缩包中的代码
exec1
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
char *arglist[3];
arglist[0] = "ls";
arglist[1] = "-l";
arglist[2] = 0 ;//NULL
printf("* * * About to exec ls -l
");
execvp( "ls" , arglist );
printf("* * * ls is done. bye");
return 0;
}
可以看到这个代码中用了execvp函数。
表头文件：
#include
定义函数：
int execvp(const char file ,char const argv []);
exec1.c编译并运行程序结果如下：
execvp()会从PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数file 的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个参数argv传给该欲执行的文件。
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。
可以看到，exevp函数调用成功没有返回，所以没有打印出“* * * ls is done. bye”这句话。
exec2
exec2与exec1的区别就在于，execvp函数调用的语句变成了
execvp( arglist[0] , arglist );
不过由定义可得这两个等价，所以运行结果是相同的。
编译运行结果与exec1.c完全相同，说明arglist数组的第一项为要运行的程序的名称。
exec3
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
char *arglist[3];
char*myenv[3];
myenv[0] = "PATH=:/bin:";
myenv[1] = NULL;
arglist[0] = "ls";
arglist[1] = "-l";
arglist[2] = 0 ;
printf("* * * About to exec ls -l
");
execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
printf("* * * ls is done. bye
");
}
这个代码里使用了execlp函数，用法如下：
头文件：
#include
定义函数：
int execlp(const char * file,const char * arg,....);
函数说明：
execlp()会从PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针(NULL)作结束。如果用常数0来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个字符指针，否则将它解释为整形参数，如果一个整形数的长度与char * 的长度不同，那么exec函数的实际参数就将出错。如果函数调用成功,进程自己的执行代码就会变成加载程序的代码,execlp()后边的代码也就不会执行了.
返回值：
如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno 中。
也就是说，这个代码指定了环境变量，然后依然执行了ls -l指令，成功后没有返回，所以最后一句话不会输出。运行结果同exec1.
forkdemo1
这个代码先是打印进程pid，然后调用fork函数生成子进程，休眠一秒后再次打印进程id，这时父进程打印子进程pid，子进程返回0。
代码如下：
#include <stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
int ret_from_fork, mypid;
mypid = getpid();
printf("Before: my pid is %d
", mypid);
ret_from_fork = fork();
sleep(1);
printf("After: my pid is %d, fork() said %d
",
getpid(), ret_from_fork);
return 0;
}
在Unix/Linux中用fork函数创建一个新的进程。进程是由当前已有进程调用fork函数创建，分叉的进程叫子进程，创建者叫父进程。该函数的特点是调用一次，返回两次，一次是在父进程，一次是在子进程。两次返回的区别是子进程的返回值为0，父进程的返回值是新子进程的ID。子进程与父进程继续并发运行。如果父进程继续创建更多的子进程，子进程之间是兄弟关系，同样子进程也可以创建自己的子进程，这样可以建立起定义关系的进程之间的一种层次关系。
forkdemo2
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("before:my pid is %d
", getpid() );
fork();
fork();
printf("aftre:my pid is %d
", getpid() );
return 0;
}
这个代码也是打印进程pid，然后调用fork函数生成子进程，因为调用两次fork，一共产生四个子进程，所以会打印四个after输出。
forkdemo3
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fork_rv;
printf("Before: my pid is %d
", getpid());
fork_rv = fork(); /* create new process */
if ( fork_rv == -1 ) /* check for error */
perror("fork");
else if ( fork_rv == 0 ){
printf("I am the child. my pid=%d
", getpid());
exit(0);
}
else{
printf("I am the parent. my child is %d
", fork_rv);
exit(0);
}
return 0;
}
fork产生子进程，父进程返回子进程pid，不为0，所以输出父进程的那句话，子进程返回0，所以会输出子进程那句话。
forkdemo4
代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int fork_rv;
printf("Before: my pid is %d
", getpid());
fork_rv = fork(); /* create new process */
if ( fork_rv == -1 ) /* check for error */
perror("fork");
else if ( fork_rv == 0 ){
printf("I am the child. my pid=%d
", getpid());
printf("parent pid= %d, my pid=%d
", getppid(), getpid());
exit(0);
}
else{
printf("I am the parent. my child is %d
", fork_rv);
sleep(10);
exit(0);
}
return 0;
}
先打印进程pid，然后fork创建子进程，父进程返回子进程pid，所以输出parent一句，休眠十秒；子进程返回0，所以输出child与之后一句。
forkgdb
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int gi=0;
int main()
{
int li=0;
static int si=0;
int i=0;
pid_t pid = fork();
if(pid == -1){
exit(-1);
}
else if(pid == 0){
for(i=0; i<5; i++){
printf("child li:%d
", li++);
sleep(1);
printf("child gi:%d
", gi++);
printf("child si:%d
", si++);
}
exit(0);
}
else{
for(i=0; i<5; i++){
printf("parent li:%d
", li++);
printf("parent gi:%d
", gi++);
sleep(1);
printf("parent si:%d
", si++);
}
exit(0);
}
return 0;
}
父进程打印是先打印两句，然后休眠一秒，然后打印一句，子进程先打印一句，然后休眠一秒，然后打印两句。并且这两个线程是并发的，所以可以看到在一个线程休眠的那一秒，另一个线程在执行，并且线程之间相互独立互不干扰。
psh1
代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define MAXARGS 20
#define ARGLEN 100
int execute( char *arglist[] )
{
execvp(arglist[0], arglist);
perror("execvp failed");
exit(1);
}
char * makestring( char *buf )
{
char *cp;
buf[strlen(buf)-1] = ' ';
cp = malloc( strlen(buf)+1 );
if ( cp == NULL ){
fprintf(stderr,"no memory
");
exit(1);
}
strcpy(cp, buf);
return cp;
}
int main()
{
char *arglist[MAXARGS+1];
int numargs;
char argbuf[ARGLEN];
numargs = 0;
while ( numargs < MAXARGS )
{
printf("Arg[%d]? ", numargs);
if ( fgets(argbuf, ARGLEN, stdin) && *argbuf != '
' )
arglist[numargs++] = makestring(argbuf);
else
{
if ( numargs > 0 ){
arglist[numargs]=NULL;
execute( arglist );
numargs = 0;
}
}
}
return 0;
}
这个代码就相当于你输入要执行的指令，回车表示输入结束，然后输入的每个参数对应到函数中，再调用对应的指令。
psh2
代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#define MAXARGS 20
#define ARGLEN 100
char *makestring( char *buf )
{
char *cp;
buf[strlen(buf)-1] = ' ';
cp = malloc( strlen(buf)+1 );
if ( cp == NULL ){
fprintf(stderr,"no memory
");
exit(1);
}
strcpy(cp, buf);
return cp;
}
void execute( char *arglist[] )
{
int pid,exitstatus;
pid = fork();
switch( pid ){
case -1:
perror("fork failed");
exit(1);
case 0:
execvp(arglist[0], arglist);
perror("execvp failed");
exit(1);
default:
while( wait(&exitstatus) != pid )
;
printf("child exited with status %d,%d
",
exitstatus>>8, exitstatus&0377);
}
}
int main()
{
char *arglist[MAXARGS+1];
int numargs;
char argbuf[ARGLEN];
numargs = 0;
while ( numargs < MAXARGS )
{
printf("Arg[%d]? ", numargs);
if ( fgets(argbuf, ARGLEN, stdin) && *argbuf != '
' )
arglist[numargs++] = makestring(argbuf);
else
{
if ( numargs > 0 ){
arglist[numargs]=NULL;
execute( arglist );
numargs = 0;
}
}
}
return 0;
}
比起1来，多了循环判断，不退出的话就会一直要你输入指令，并且对于子程序存在的状态条件。
testbuf1
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
printf("hello");
fflush(stdout);
while(1);
}
效果是先输出hello，然后换行。之后不退出。
testbuf2
代码如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello
");
while(1);
}
程序输出hello，无法退出。
PS:可知：fflush(stdout)的效果和换行符
是一样的。
testbuf3
代码如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
fprintf(stdout, "1234", 5);
fprintf(stderr, "abcd", 4);
}
将内容格式化输出到标准错误、输出流中。结果如图：
testpid
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
printf("my pid: %d
", getpid());
printf("my parent's pid: %d
", getppid());
return 0;
}
输出当前进程pid和当前进程的父进程的pid。
testpp
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
char **pp;
pp[0] = malloc(20);
return 0;
}
testsystem
代码如下：
#include <stdlib.h>
int main ( int argc, char *argv[] )
{
system(argv[1]);
system(argv[2]);
return EXIT_SUCCESS;
} /* --------
system()——执行shell命令,也就是向dos发送一条指令。这里是后面可以跟两个参数，然后向dos发送这两个命令，分别执行。如下图，输入ls和dir两个指令后，可以看到分别执行了。
waitdemo1
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#define DELAY 4
void child_code(int delay)
{
printf("child %d here. will sleep for %d seconds
", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit
");
exit(17);
}
void parent_code(int childpid)
{
int wait_rv=0; /* return value from wait() */
wait_rv = wait(NULL);
printf("done waiting for %d. Wait returned: %d
",
childpid, wait_rv);
}
int main()
{
int newpid;
printf("before: mypid is %d
", getpid());
if ( (newpid = fork()) == -1 )
perror("fork");
else if ( newpid == 0 )
child_code(DELAY);
else
parent_code(newpid);
return 0;
}
如果有子进程，则终止子进程，成功返回子进程pid。
waitdemo2
代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#define DELAY 10
void child_code(int delay)
{
printf("child %d here. will sleep for %d seconds
", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit
");
exit(27);
}
void parent_code(int childpid)
{
int wait_rv;
int child_status;
int high_8, low_7, bit_7;
wait_rv = wait(&child_status);
printf("done waiting for %d. Wait returned: %d
", childpid, wait_rv);
high_8 = child_status >> 8; /* 1111 1111 0000 0000 */
low_7 = child_status & 0x7F; /* 0000 0000 0111 1111 */
bit_7 = child_status & 0x80; /* 0000 0000 1000 0000 */
printf("status: exit=%d, sig=%d, core=%d
", high_8, low_7, bit_7);
}
int main()
{
int newpid;
printf("before: mypid is %d
", getpid());
if ( (newpid = fork()) == -1 )
perror("fork");
else if ( newpid == 0 )
child_code(DELAY);
else
parent_code(newpid);
}
这个比起1来就是多了一个子进程的状态区分，把状态拆分成三块，exit，sig和core。
总结
-
对于exec函数：
在Linux中要使用exec函数族。系统调用execve（）对当前进程进行替换，替换者为一个指定的程序，其参数包括文件名（filename）、参数列表（argv）以及环境变量（envp）。exec函数族当然不止一个，但它们大致相同，在 Linux中，它们分别是：execl，execlp，execle，execv，execve和execvp。一个进程一旦调用exec类函数，它本身就"死亡"了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。若是想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话，那就得结合fork与exec的使用。 -
对于fork函数：
fork函数启动一个新的进程，前面我们说过，这个进程几乎是当前进程的一个拷贝：子进程和父进程使用相同的代码段；子进程复制父进程的堆栈段和数据段。这样，父进程的所有数据都可以留给子进程，但是，子进程一旦开始运行，虽然它继承了父进程的一切数据，但实际上数据却已经分开，相互之间不再有影响了，也就是说，它们之间不再共享任何数据了。
问题：
-
运行testpp时，出现段错误（核心已转储），不知道原因。
-
理解代码时，对于管道实现父子进程之间通信不理解。
其基本原理是这样的：假如原先在父进程中文件描述符3和4通过管道1连接起来（3是读端，4是写端），则fork创建子进程后，子进程中的文件描述符3和4也通过管道1连接起来（3是读端，4是写端）。这样一来，在父进程通过文件描述符4向管道写入内容后，在子进程中就可以通过文件描述符3从管道中读出数据（当然在父进程中也可以通过文件描述符3从管道中读出数据）。
参考资料
- 《进程间通信-命名管道FIFO》（http://blog.csdn.net/xiajun07061225/article/details/8471777）
- 《linux i/o重定向与管道编程》
（http://blog.csdn.net/fulianzhou/article/details/48895327） - 教材：第八章，详细学习指导：http://group.cnblogs.com/topic/73069.html
- 闫佳歆同学的博客：http://www.cnblogs.com/20135202yjx/p/5003653.html