Linux-C语言编程-Day-1

末蓝、 2022-06-13 10:20 305阅读 0赞

进程概念

 进程是程序在计算机上执行一次的过程，也就是一个执行中的程序，进程是一个独立的逻辑控制流，独占处理器，相当于工人和机器，进程具有私有的地址空间，独占存储器系统，相当于工厂；进程的本质是程序在地址空间中按照代码逻辑控制流执行的过程，同时进程是资源分配的最小单位；

进程和程序的区别

 进程是动态的，并且具有生命周期，并且一个进程只能对应于一个程序；相反，程序是动态的指令集合，一个程序可以对应于多个进程；

进程的状态

 就绪：Ready，当进程获得出CPU以外的所有的必要的资源时，进程进入就绪状态，也就是说当进程得到CPU就可以立即运行；
 运行：Runing，进程正在占据CPU资源；
 阻塞(Blocked)：进程犹豫等待某个事件发生而无法执行时，进程被迫放弃CPU执行资源；

进程的创建

进程的查看

Windows可以使用tasklist 例如：tasklist / F1 “PID eq 进程PID”； 在Linux底下可以使用ps命令进行查看，ps命令的相关选项：user：表示进程所属的用户；PID：表示进程ID；ppid：表示父进程ID；%CPU：表示CPU占有率；%mem：表示内存占有率；VSZ：表示进程虚拟大小；RSS：表示常驻内存，也就是内存中页面的数量；tty：表示进程使用的终端；stat：表示进程的状态；start：表示启动进程的时间；TIME：表示进程消耗CPU的时间；command：表示打开进程的命令和参数；  进程状态标识符：   D:表示不可中断进程，Uninterruptible；   R:表示正在运行，或者在队列中的进程；   S:处于休眠状态；   T:进程处于停止或者被追踪状态；   Z:僵尸进程；   W:表示进入内存交换，从内核2.6以后开始失效；   X:表示死掉的进程；   <:表示高优先级；   n:表示低优先级；   s:表示包含子进程；   +:表示位于后台的进程组;  查看某个具体的进程：ps -p pid；ps -Ｃ在命令行进行查看；同样的还可以使用pstree进行查看，但是可能需要安装yum install psmisc -y`；同样的的还可以使用top命令动态的查看系统进程；

进程的杀死

 windows：task kill /F /PID 或者task kill /F /IM 程序名
 linux：kill 进程标识PID
 与进程相关的文件一般在/proc/底下，通常是进程id作为目录名的文件；

进程的操作

进程的标识通常使用pid来完成，获取当前进程的id使用函数pid_t getpid();获取当前进程父进程的ID使用函数pid_t getppid()；

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  4. int main(){
  5.     printf("PID:%dPPID:%d\n",getpid(),getppid());//分别用于获得当前进程ID和父进程ID;
  6.     for(;;);
  7. }

关于进程的创建

fork()函数

 函数失败时返回值是-1，返回值为0表示子进程逻辑控制流，如果返回值为其他，表示父进程控制流；
 函数的特点:
  1、调用一次，返回两次；
  2、相同但是具有独立的地址空间；
  3、可以并发执行；
  4、这个函数的本质是函数堆栈数据，text文本的复制；
函数的本质是父进程函数相关数据的复制，然后分叉出另一个函数；

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. int main(){
  4.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  5.     pid_t pid = fork();
  6.     fork();
  7.     if(pid == 0){
  8.    // child
  9.         printf("this is child\n");
  10.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  11.     }else{
  12.         printf("this is father\n");
  13.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  14.     }
  15.     for(;;);
  16. }

 子进程是父进程的副本，它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。注意，子进程持有的是上述存储空间的“副本”，这意味着父子进程间不共享这些存储空间。
fork02.c:这个函数是用来构建子进程，用来输出一些值；

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. int i = 100;
  4. int main(){
  5.     int j=100;
  6.     pid_t pid = fork();
  7.     if(pid == 0){
  8.    // child
  9.         int k;
  10.         for(k=0;k<10000;k++)
  11.             printf("this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
  12.     }else{
  13.         int k;
  14.         for(k=0;k<10000;k++)
  15.             printf("this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
  16.     }
  17. }

fork03.c：这个函数父进程在增加变量的值，子进程在减小函数的值，用来模拟两个进程的运行情况；

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. int i = 100;
  4. int main(){
  5.     int j=100;
  6.     FILE* fd = fopen("./test","w+");
  7.     pid_t pid = fork();
  8.     if(pid == 0){
  9.    // child
  10.         int k;
  11.         for(k=0;k<10000;k++)
  12.             fprintf(fd,"this is childi%d\t j%d\n",++i,++j);
  13.     }else{
  14.         int k;
  15.         for(k=0;k<10000;k++)
  16.             fprintf(fd,"this is fatheri%d\t j%d\n",--i,--j);
  17.     }
  18. }
exec函数簇
  1. char **environ;  
  2. int execl (const char *path, const char *arg0, ..., (char*)0);  
  3. int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char*)0);  
  4. int execle(const char *path, const char *arg0, ..., (char*)0, char *const envp[]);  
  5. int execv (const char *path, char *const argv[]);  
  6. int execvp(cosnt char *file, char *const argv[]);  
  7. int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

execl.c

  1. #include<stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  4. extern char ** environ;
  6. int main(int argc,char **argv){
  7.     execl("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0);
  8.     return 0;
  9. }

execle.c

  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  4. extern char **environ;
  6. int main(int argc,char **argv){
  7.     execle("/bin/ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0,environ);
  8.     return 0;
  9. }

execlp.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  4. int main(int argc,char **argv){
  5.     execlp("ps","ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0);
  6.     return 0;
  7. }

execv.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  4. int main(){
  5.     char *args[]={
  6.    "ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
  7.     execv("/bin/ps",args);
  8.     return 0;
  9. }

execve.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. extern char **environ;
  5. int main(){
  6.     char *args[]={
  7.    "ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
  8.     execve("/bin/ps",args,environ);
  9.     return 0;
  10. }

execvp.c

  1. #include<stdio.h>
  2. #include<unistd.h>
  4. int main(){
  5.     char *argv[] = {
  6.    "ps","-a","-o","pid,ppid,cmd,stat",0};
  7.     execvp("ps",argv);
  8.     return 0;
  9. }

函数命名的规律组总结
v：表示第二个参数是数组；
l：第二个参数之后是变参；
p：第一个参数是文件名；
e：最后一个参数是环境变量；
常见的字符串数组函数
execv()，execvp()，execve()
可变参数函数
execle()，execlp()，execl()；
exec.c函数：
 exec函数簇函数的返回值，-1表示失败，执行成功时，是不返回任何值的，这些函数具有以下特点：一次调用，失败返回；改朝换代，取而代之；但是函数的PID是不会变化的，变化的是程序地址空间的内容，exec函数簇函数的本质是覆盖原有函数，执行新的函数；

system(shell字符串)

 这个函数是系统函数int system(shell 字符串或者命令)；函数的返回值为-1时，表示失败；函数的返回值是127时，表示无法启动shell；其它返回值用于表示函数的退出码；系统调用函数一次调用，一次返回；这个函数本质上是在执行shell命令；
*system.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <unistd.h>
  5. int main(int argc,char** argv){
  6.     printf("PID:%d\n",getpid());    
  7.     system("sleep 3&");
  8.     printf("PID:%d\n",getpid());    
  9. }

进程的结束

 对于return和exit来说，函数的执行属于寿终正寝，并且自己能够了结后事。_exit()函数属于自杀的情况，但是没有料理后事。abort()函数属于意外的死亡，也没有料理后事；信号终止属于他杀；料理后事表示的意思是程序结束以后，相关堆栈资源的回收工作；
 main()函数return 0 是语言级别的退出，使用这种情况的退出，函数仍然需要调用exit(0)函数，exit(0)是函数级别的退出；
 exit(0)，表示释放所有的静态的全局对象，缓存，关掉所有的IO通道，然后终止程序；abort()会直接终止程序，但是不会释放任何资源；
 exit(0)函数在调用_exit()系统调用之前要检查文件的打开情况，吧文件缓冲区中的内容写回文件，清理IO缓冲，exit(0)是标准的C函数；
 _exit()不做清理IO缓冲函数，_exit()是Linux系统调用；
 main函数退出：
main.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. int main(){
  4.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  6.     return 100;
  7. }

exit函数退出
exit函数一般用在main函数以外的函数退出

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. int main(){
  5.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  6.     exit(EXIT_FAILURE);
  7.     abort();
  8. }

_exit函数一般用来结束子进程
这个函数暂时没有说明
abort()函数一般用来异常退出

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. int main(){
  5.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  6.     abort();
  7. }

还有一种方式–信号终止
pause.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <signal.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. void test(int sig){
  5.     printf("revc a signal%d",sig);
  6. }
  8. int main(){
  9.     signal(SIGINT,test);
  10.     printf("before pause\n");
  11.     pause();
  12.     printf("after pause\n");
  13. }

进程的停止

int sleep(unsigned int secs)函数 ，sece用于表示休眠的秒数，如果指定为-1表示永久休眠，函数的返回值是未休眠的秒数；如果没有信号中断，休眠指定的秒数返回0，否则马上返回未休眠的秒数；

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. #include <time.h>
  4. #include <strings.h>
  5. int main(){
  6.     int i = 0;
  7.     for(;;){
  8.         time_t t;
  9.         time(&t);
  10.         struct tm* ptm =  gmtime(&t);
  11.         char buf[BUFSIZ];
  12.         bzero(buf,BUFSIZ);
  13.         strftime(buf,BUFSIZ,"%P %T",ptm);
  14.         printf("\r%s",buf);
  15.         fflush(stdout);
  16.         sleep(1);
  17.     }
  18. }

int pause()函数返回值一定是-1，如果函数没有处理信号，直接中断，执行默认的信号处理，程序后续代码不再执行。如果程序存在信号处理，执行处理信号后，执行后续代码。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <signal.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. void test(int sig){
  5.     printf("revc a signal%d",sig);
  6. }
  7. int main(){
  8.     signal(SIGINT,test);
  9.     printf("before pause\n");
  10.     pause();
  11.     printf("after pause\n");
  12. }

pid_t wait(int * status):函数等价于pid_t waitpid(-1,status,0)；这个函数的参数包括：pid：小于-1时，表示的是等待进程组为pid的所有进程，-1：表示等待任何子进程；0：表示等待同组的进程；大于0：表示等待进程为pid的子进程；
 status:参数的含义：
  正常结束，WIFEXITED(status)参数为0时，表示的是正常结束任何子进程，0表示的是非正常结束子进程；WEXITSTATUS()表示取得子进程exit()返回的结束代码，一般会先用WIFEXITED来判断是否正常结束才是用这个宏定义；
  异常结束：WIFSIGNALED(ststus)非0值表示异常结束子进程，0表示非异常结束子进程；WTERMSIG(status)，取得子进程因信号而终止的信号代码，一般先会用WIFSIGNALED来判断后才能使用宏；
  暂停：WIFSTOPPED(status)，非0值表示暂停结束子进程，0表示暂停结束子进程；WSTOPSIG(status)，取得引发子进程暂停的信号代码，一般先用
WIFSTOPPED来判断后才能使用此宏；
 option，选项WNOHANG，若子进程没有结束，返回0，不予等待。若子进程结束，返回该子进程的ID；WUNTRACED，若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予理会。
 返回值，-1表示失败；其他值表示等待的PID；
wait.c:

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. #include <wait.h>
  5. void handler(int sig){
  6.     pid_t cpid = wait(NULL);
  7.     printf("child %d exit",cpid);
  8. }
  10. int main(){
  11.     signal(SIGCHLD,handler);
  12.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  13.     pid_t pid = fork();
  14.     if(pid == 0){
  15.    // child
  16.         sleep(2);
  17.         printf("this is child\n");
  18.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  19.     }else{
  20.         printf("this is father\n");
  21.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  22.     }
  23. }

wait02.c：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <wait.h>
  6. void handler(int sig){
  7.     int status;
  8.     pid_t cpid = wait(&status);
  9.     if(WIFEXITED(status)){
  10.         printf("child exit by %d\n",WEXITSTATUS(status));
  11.     }   
  12.     if(WIFSIGNALED(status)){
  13.         printf("child exit by signal %d\n",WTERMSIG(status));
  14.     }
  15.     printf("child %d exit\n",cpid);
  16. }
  18. int main(){
  19.     signal(SIGCHLD,handler);
  20.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  21.     pid_t pid = fork();
  22.     if(pid == 0){
  23.    // child
  24.         sleep(2);
  25.         printf("this is child\n");
  26.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  27.         //exit(0);
  28.     }else{
  29.         printf("this is father\n");
  30.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  31.         printf("leave:%d\n",sleep(5));
  32.         //exit(200);
  33.     }
  34.     for(;;);
  35. }

孤儿进程与僵尸进程

 孤儿进程：父进程先于子进程退出，init进程作为新的父进程，但是对于系统无害，init进程会回收这些系统资源；
 僵尸进程：子进程退出，父进程没有获得子进程的状态信息，可以通过调用wait(status)或者调用waitpid函数来实现；
waitpid.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <wait.h>
  6. int main(){
  7.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  8.     pid_t pid = fork();
  9.     if(pid == 0){
  10.    // child
  11.         sleep(2);
  12.         printf("this is child\n");
  13.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  14.         //exit(0);
  15.     }else{
  16.         printf("this is father\n");
  17.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  18.         printf("pid:%d exit\n",waitpid(pid,NULL,0));
  19.     }
  20. }

zomble.c:

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <unistd.h>
  3. #include <wait.h>
  4. void handle(int sig){
  5.     //wait(NULL);
  6.     printf("this is child exit %d",sig);
  7. }
  8. int main(){
  9.     signal(SIGCHLD,handle);
  10.     printf("PID:%d,PPID:%d\n",getpid(),getppid());
  11.     pid_t pid = fork();
  12.     if(pid == 0){
  13.    // child
  14.         printf("this is child\n");
  15.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  16.     }else{
  17.         printf("this is father\n");
  18.         printf("res:%d,PID:%d,PPID:%d\n",pid,getpid(),getppid());
  19.         for(;;);
  20.     }
  21. }

一个模拟简单shell的程序：
shell.c

  1. //这个程序是一个简单的shell程序，可以用于执行shell命令中不带有参数选项的命令；
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <stdlib.h>
  4. #include <unistd.h>
  5. #include <string.h>
  6. #include <signal.h>
  8. void handle(int sig){
  9.     wait(NULL);
  10. }
  11. int main(){
  12.     printf("welcome to sim shell\n");
  13.     //
  14.     signal(SIGCHLD,handle);
  16.     for(;;){
  17.         printf(">");
  18.         fflush(stdout);
  19.         char buf[BUFSIZ];
  20.         bzero(buf,BUFSIZ);
  21.         fgets(buf,BUFSIZ,stdin);
  22.             size_t n = strlen(buf);
  23.         if(buf[n-1] == '\n'){
  24.             buf[n-1] = '\0';
  25.         }       
  26.         if(strcmp(buf,"quit")==0)
  27.             break;
  28.         //system(buf);
  29.         char* argv[128];
  30.         bzero(argv,128);
  31.         char* p = buf;
  32.         int index = 0;
  33.         char* temp = NULL;
  34.         do{ 
  35.             temp =strtok(p," ");
  36.             p = NULL;
  37.             argv[index++] = temp;
  38.         }while(temp != NULL);
  39.         if(fork() == 0){
  40.             execvp(argv[0],argv);   
  41.         }
  42.         //sleep(-1);
  43.         pause();
  44.     }   
  46.     printf("sim shell exit\n");
  47.     return 0;
  48. }

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