Unix高级环境编程-白红宇

[07] Unix进程环境

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1、进程终止

atexit()函数注册终止处理程序。

exit()或return语句：

终止处理程序->终止处理程序->标准I/O清除->_exit()->进入内核。

_exit()直接进入内核。

2、环境表

extern char **environ;

例：

for( i=0; environ[i] != NULL; i++)

{

printf( "env[%d]: %s\n", i, environ[i] );

}

3、 C程序存储空间布局

* 正文即代码段

* 初始化数据段如：int maxcount = 99;

* bss(非初始化数据) 如：long sun[1000];

* 栈自动变量及函数调用所需的信息

* 堆动态存取分配，在bss顶端，栈的底端。

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高地址栈 -> .... <- 堆 bss 初始数据正文低地址

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注：可用size命令查看text data bss信息。

4、存储器分配

alloca()是在栈中分配空间，函数调用结束后空间自动释放，但有些系统不支持。

5、环境变量

char * getenv(char * name);

int putenv( const char * str );

int setenv(const char * name, const char * value, int rewrite );

void unsetenv(const char *name );

注：environ表及字串存放在栈的顶部，当调用上述函数时，可能需将其移到至堆中。

6、 setjmp和longjmp

#include <setjmp.h>

jmp_buf jmpbuffer;

......

_@: setjmp( jmpbuffer);

......

call my_function();

......

my_function(){

longjmp(jmpbuffer, 1 );

}

注：

* 代码中，在_@处调用setjmp函数，然后经过多层调用至my_function函数，

在该函数中调用longjmp(,1)函数，责程序调整至_@处。

即：反绕过上层的所有栈帧，跳至_@所在处的栈状态。

* setjmp返回值：如果直接调用，则返回0，否则返回longjmp的第二个参数。

7、 getrlimit和setrlimit

#include <sys/time.h>

#include <sys/resource.h>

int getrlimit( int resource, struct rlimit * rlptr );

int setrlimit( int resource, const struct rlimit * rlptr );

[08] 进程控制

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1、进程标识

进程ID:

0 交换进程swapper

1 init，在自举结束后由内核调用。它不会终止，但是它是普通用户进程，以超级用户权限运行。

2 页精灵进程，pagedaemon

函数：

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

pid_t getpid(void);

pid_t getppid(void);

uid_t getuid(void);

uid_t geteuid(void);

gid_t getgid(void);

git_t getegid(void);

2、 fork函数

fork() : 创建子进程。

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

* 调用fork后，子进程和父进程继续执行fork之后的代码。

* fork返回两次，子进程返回0，父进程返回子进程ID。

* fork之后，无法知道父进程和子进程哪个先执行。

例：

int main()

{

if( (pdi = fork()) < 0 )

error();

else if( pid == 0 ){//子进程

}

else{ //父进程

}

…… //父子进程继续执行fork之后的代码

}

两种fork用法

* fork之后，父子进程各自执行自己的代码。在网络服务器中常见。

* 进程执行不同的程序。fork后，子进程调用exec函数。

3、 vfork

vfork()创建一个新进程。

与fork区别：

* vfork保证子进程先于父进程执行，

* vfork子进程在父进程的地址空间内执行。

4、 wait和waitpid函数

5、竞态条件

多个进程企图对共享数据进行处理，但结果取决于进程的运行顺序。

6、 6个exec函数对比

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函数 path name 参数表 argv[] environ envp[]

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execl * * *

execlp * * *

execle * * *

execv * * *

execvp * * *

execve * * *

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p 取filename做参数

l 取参数表

v 表示去argv[]数组

e 表示取envp[]数组

[10] 信号

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1、概念

信号：软件中断，以SIG开头，在<signal.h>中定义。

三种方式处理信号：

* 忽略此信号，但SIGKILL和SIGSTOP不能被忽略，因为他向超级用户提供了一种使进程终止或停止的可靠方法。如果忽略某些硬件异常产生的信号，则进程的行为未知。

* 捕捉信号，要通知内核在某信号发生时，调用一个用户函数。

* 执行系统默认动作。

2、 signal函数

#include <signal.h>

void (*signal (int signo, void (*func)(int))) (int );

注：

* 返回值 void (*signal)(int);

返回老的信号处理程序指针。

* 参数

signo: 信号表示

void (*func)(int); 新的信号处理程序，

若为SIG_IGN - 忽略此信号

若为SIG_DFL - 系统默认操作

用typedef方法定义signal函数：

typedef void Sigfunc(int);

Sigfunc *signal( int, Sigfunc *);

当进程调用fork时，子进程继承了父进程的信号处理方式。因为子进程开始时复制了父进程的存储映像，所有信号捕捉函数的地址在子进程中式有意义的。

3、kill和raise函数

#include <sys/types.h>

#include <signal.h>

int kill( pid_t pid, int signo );

int raise(int signo );

* kill 将信号发送给进程或进程组

pid>0 将信号发送给该进程

pid==0 将信号发送给进程组ID等于发送进程的进程组ID,而且发生进程有许可权向其发送信号的所有进程。

pid<0 将信号发送给进程组ID等于pid绝对值，与pid==0类似。

* raise 进程向自身发送信号

4、alarm和pause函数

alarm: 设置一时间段，当超过该时间时，产生SIGALRM信号，默认动作时终止该进程。

#include <unistd.h>

unsigned int alarm( unsigned int seconds );

注：

* seconds 是秒数。

* 每个进程只能有一个闹钟时间，如果调用alarm时，以前以为该进程设置过闹钟时间，而且还没有超时，则该闹钟时间的余留值作为本次alarm函数调用的返回值。以前登记的闹钟时间被新值替换。

#include <unistd.h>

int pause(void)

注:

只有执行了一个信号处理程序并从其返回，pause才返回-1， errno设为EINTR。

(书中有很多alarm例子，说明使用信号所要注意的地方)

5、信号集

用sigset_t类型表示一信号集。

#include <signal.h>

int sigemptyset(sigset_t * set );

int sigfillset(sigset_t *set );

int sigaddset(sigset_t *set, int signo );

int sigdelset(sigset_t *set, int signo );

----返回值：成功 0，错误 -1

int sigismember( conset sigset_t *set, int signo );

----返回值：真 1，假 0

6、 sigprocmask函数

功能：检测或更改进程的信号屏蔽字。

#include <signal.h>

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

注：

* 若oset非空， oset为当前信号屏蔽字

* 若set非空， how指示如何修改当前信号屏蔽字。

* how:

* SIG_BLOCK 或操作

* SIG_UNBLOCK 与

* SIG_SETMASK 赋值操作

7、 sigpending函数

功能：返回调用进程的被阻塞不能递送和当前未决的信号集。

#include <signal.h>

int sigpending(sigset_t *set );

8、 sigaction函数

功能，取代了signal函数。

#include <signal.h>

int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, \

struct sigaction * oact );

struct sigaction{

void (*sa_handler)();

sigset_t sa_mask;

int sa_flags;

};

sa_handler 信号捕捉函数

sa_mask 调用sa_handler之前需要添加的信号屏蔽字，调用结束后，进程的信号屏蔽字再恢复为原先值。

sa_flags 信号处理选项。

9、 sigsetjmp和siglongjmp

#include <setjmp.h>

int sigsetjmp( sigjmp_buf env, int savemask );

void siglongjmp( sigjmp_buf env, int val );

区别：

当savemask 为非0时，sigsetjmp在env中保存进程的当前屏蔽字，调用siglongjmp时，siglongjmp从中恢复保存的信号屏蔽字。

而，setjmp和longjmp并不保证该操作。

10、sigsuspend函数

#include<signal.h>

int sigsuspend(const sigset_t sigmask );

进程的信号屏蔽字设置为sigmask，在捕捉到一个信号或发生了一个会终止该进程的信号之前，该进程也被挂起。如果捕捉到一个信号而且从该信号处理程序返回，则sigsuspend返回，并且该进程的信号屏蔽字设置为调用sigsuspend之前的值。

[11] 终端

[12] 高级I/O

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1、非阻塞I/O

对一个给定的描述符有两种方法对其指定非阻塞I/O

* 如果是调用open以获取描述符，则可以指定O_NONBLOCK标志

* 对于已经打开的描述符，调用fcntl打开O_NONBLOCK文件状态标志。

2、记录锁

功能：一个进程正在读或者修改文件的某个部分时，可以阻止其他进程修改同一文件区。它锁定的只是文件的一个区域，也可是整个文件。

fcntl记录锁

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <fcntl.h>

int fcntl ( int filedes, int cmd, struct flock * flockptr );

参数：

* cmd /* F_GETLK, F_SETLK, F_SETLKW */

F_GETLK 如果存在一把锁，则把现存的锁的信息写到flockptr指向的结构中。若不存在，则将l_type设置为F_UNLCK，其他域保存不变。

F_SETLK 设置由flockptr所描述的锁。或者用于清除所描述的记录锁（设置l_type为F_UNLCK）。

F_SETLKW 这是F_SETLK得阻塞版本。

* flockptr 以下结构指针

struct flock {

short l_type; /* F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK */

off_t l_start; /* offset in bytes, ralative to l_whence */

short l_whence; /* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END */

off_t l_len; /* length, in bytes; 0 means lock to EOF */

pid_t l_pid; /* returned with F_GETLK */

};

[注]

1、当进程终止，锁全部释放，当描述符被关闭时，该描述符的锁也被释放。

2、fork后，子进程不继承父进程的记录锁

3、exec后，新程序可以继续原执行程序的锁

[13] 精灵进程

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1. 编程规则

- 调用fork，然后父进程调用exit。

用处： 1.如果该精灵进程有Shell启动，那么父进程终止，是的Shell认为该条命令已经执行完成。

2.保证了子进程不是一个进程组的首进程，它进程了父进程的进程组ID。

- 调用setsid创建一个新的会话期。

1.是进程成为对话期首进程。 2.成为一个新进程组的首进程。 3.没有控制终端。

- 将文件方式创建屏蔽字设置为0。

1.去除由父进程继承得来的屏蔽字。

- 关闭不需要的文件描述符。这与具体的精灵进程有关。

#include <sys/type.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

int daemon_init(void)

{

pid_t pid;

if( (pid = fork() )<0 )

return -1;

else if( pid!=0 )

exit(0); //parent goes bye-bye

setsid();

chdir("/");

umask(0); //clear file mode creation mask

return 0;

}

[14] 进程间通信

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1、管道

#include <unistd.h>

int pipe( int filedes[2]);

filedes[0]为读而打开，filedes[1]为写而打开。filedes[1]的输出是filedes[0]的输入。

14.6----