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:
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-
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():
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#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
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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。
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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
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调用read和write函数执行输入和输出
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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。
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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
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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
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RIO提供两类不同的函数：
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无缓冲的输入输出函数
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带缓冲的输入函数
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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；
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rio_ writen函数绝不会返回不足值。
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用一个程序来计算文本文件中文本行的数量的两种方法：
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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
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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
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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
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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：
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S_ISREG() 普通文件？二进制或文本数据
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S_ISDIR() 目录文件？包含其他文件的信息
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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：
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描述符表
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文件表
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v-node表
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三种打开文件的类型：
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典型：描述符各自引用不同的文件，没有共享
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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）
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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
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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：
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博客中值得学习的或问题：
- 学习态度认真
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代码中值得学习的或问题：
- 编写代码严谨
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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。
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计划学习时间:20小时
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实际学习时间:20小时
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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)