第八章异常控制流实践

学习目标：
代码阅读理解：

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

一、运行代码

sigactdemo

#include    <stdio.h>
#include    <unistd.h>
#include    <signal.h>
#define INPUTLEN    100
void inthandler();  
int main()
{
    struct sigaction newhandler;    
    sigset_t blocked;   
    char x[INPUTLEN];
    newhandler.sa_handler = inthandler; 
    newhandler.sa_flags = SA_RESTART|SA_NODEFER|SA_RESETHAND;   
    sigemptyset(&blocked);  
    sigaddset(&blocked, SIGQUIT);   
    newhandler.sa_mask = blocked;   
    if (sigaction(SIGINT, &newhandler, NULL) == -1)
        perror("sigaction");
    else
        while (1) {
            fgets(x, INPUTLEN, stdin);
            printf("input: %s", x);
        }
    return 0;
}
void inthandler(int s)
{
    printf("Called with signal %d
", s);
    sleep(s * 4);
    printf("done handling signal %d
", s);
}

参数结构sigaction定义如下

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
    sigset_t sa_mask;
    int sa_flags;
    void (*sa_restorer)(void);
}

flag
- SA_RESETHAND：当调用信号处理函数时，将信号的处理函数重置为缺省值SIG_DFL
- SA_RESTART：如果信号中断了进程的某个系统调用，则系统自动启动该系统调用
- SA_NODEFER ：一般情况下，当信号处理函数运行时，内核将阻塞该给定信号。但是如果设置SA_NODEFER标记，那么在该信号处理函数运行时，内核将不会阻塞该信号
函数sigaction
```
int sigaction(int signum,const struct sigaction *act ,struct sigaction *oldact);
```
- sigaction()会依参数signum指定的信号编号来设置该信号的处理函数。参数signum可以指定SIGKILL和SIGSTOP以外的所有信号。

sigactdemo2

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void sig_alrm( int signo )
{
    /*do nothing*/
}

unsigned int mysleep(unsigned int nsecs)
{
    struct sigaction newact, oldact;
    unsigned int unslept;

    newact.sa_handler = sig_alrm;
    sigemptyset( &newact.sa_mask );
    newact.sa_flags = 0;
    sigaction( SIGALRM, &newact, &oldact );

    alarm( nsecs );
    pause();

    unslept = alarm ( 0 );
    sigaction( SIGALRM, &oldact, NULL );

    return unslept;
}

int main( void )
{
    while( 1 )
    {
        mysleep( 2 );
        printf( "Two seconds passed
" );
    }
    return 0;
}

每两秒输出一次

sigdemo1

#include    <stdio.h>
#include    <signal.h>
void    f(int);         
int main()
{
    int i;
    signal( SIGINT, f );        
    for(i=0; i<5; i++ ){        
        printf("hello
");
        sleep(2);
    }

    return 0;
}

void f(int signum)          
{
    printf("OUCH!
");
}

连续输出五个hello，每两个间隔是两秒
在这期间，每次输入的Ctrl+C都被处理成打印OUCH

sigdemo2

#include    <stdio.h>
#include    <signal.h>

main()
{
    signal( SIGINT, SIG_IGN );

    printf("you can't stop me!
");
    while( 1 )
    {
        sleep(1);
        printf("haha
");
    }
}

一直输出haha，按Ctrl+C不能停止。
SIG_DFL,SIG_IGN 分别表示无返回值的函数指针，指针值分别是0和1，这两个指针值逻辑上讲是实际程序中不可能出现的函数地址值。
- SIG_DFL：默认信号处理程序
- SIG_IGN：忽略信号的处理程序

sigdemo3

#include    <stdio.h>
#include    <string.h>
#include    <signal.h>
#include    <unistd.h>

#define INPUTLEN    100

int main(int argc, char *argv[])
{
    void inthandler(int);
    void quithandler(int);
    char input[INPUTLEN];
    int nchars;

    signal(SIGINT, inthandler);//^C 
    signal(SIGQUIT, quithandler);//^

    do {
        printf("
Type a message
");
        nchars = read(0, input, (INPUTLEN - 1));
        if (nchars == -1)
            perror("read returned an error");
        else {
            input[nchars] = '';
            printf("You typed: %s", input);
        }
    }
    while (strncmp(input, "quit", 4) != 0);
    return 0;
}
void inthandler(int s)
{
    printf(" Received signal %d .. waiting
", s);
    sleep(2);
    printf("  Leaving inthandler 
");
}
void quithandler(int s)
{
    printf(" Received signal %d .. waiting
", s);
    sleep(3);
    printf("  Leaving quithandler 
");
}

多信号处理SIGX打断SIGX的情况

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;
}

int execvp(const char file ,char const argv []);

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。
在执行时exevp函数调用成功没有返回，所以没有打印“* * * ls is done. bye”

exec2

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    char    *arglist[3];
    arglist[0] = "ls";
    arglist[1] = "-l";
    arglist[2] = 0 ;
    printf("* * * About to exec ls -l
");
    execvp( arglist[0] , arglist );
    printf("* * * ls is done. bye
");
}

exec1传的是ls，exec2传送的是arglist[0]，但运行结果是相同的。

exer3

#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
");
}

int execlp(const char * file,const char * arg,....);
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。
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

#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;
}

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。
父进程通过调用fork函数创建一个新的运行子进程。
调用一次，返回两次。一次返回到父进程，一次返回到新创建的子进程。

forkdemo2

#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;
}

这个代码调用两次fork，一共产生四个子进程，所以会打印四个aftre输出。

forkdemo4

#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

#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

#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;
}

依次你输入要执行的指令与参数，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。
第一个是程序名，然后依次是程序参数。
一个字符串，一个字符串构造参数列表argist，最后在数组末尾加上NULL
将arglist[0]和arglist数组传给execvp。
程序正常运行，execvp命令指定的程序代码覆盖了shell程序代码，并在命令结束之后退出，shell就不能再接受新的命令。

psh2

#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psh1多了循环判断，不退出的话就可以一直保持在输入指令，并且对于子程序存在的状态条件。
为了解决这个问题，程序通过调用fork来复制自己。

调用fork函数之后内核的工作过程：

分配新的内存块和内核数据结构
复制原来的进程到新的进程
向运行进程集添加新的进程
将控制返回给两个进程

testbuf1

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("hello");
    fflush(stdout);
    while(1);
}

效果是先输出hello，然后保持在循环中不结束进程。

testbuf2

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello
");
    while(1);
}

fflush(stdout)的效果和换行符是一样的。

testbuf3

#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。

testpid

#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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    char **pp;
    pp[0] = malloc(20);

    return 0;
}

我觉得问题在于没给pp分配空间就调用了pp[0]，毕竟声明的时候只是一个指针，而指针必须要初始化。
我认为应该改成：

include

include

int main()
{
char pp;
pp = (char)malloc(20);
pp[0] = (char*)malloc(20);
return 0;
}

testsystem

#include    <stdlib.h>

int main ( int argc, char *argv[] )
{

    system(argv[1]);
    system(argv[2]);
    return EXIT_SUCCESS;
}               /* ----------  end of function main  ---------- */

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。

waitdemo1

#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

#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);
}

多了一个子进程的状态区分，把状态拆分成三块，exit，sig和core。

二、其它

管道和fifo进行进程间通信的方法部分的内容还没有写完，周一一定会写完，之前花了一部分看视频，没有留出足够的时间写博客...所以博客上就只放了些代码和运行结果...

信息安全系统设计基础第十一周学习总结

第八章异常控制流实践

一、运行代码

sigactdemo

sigactdemo2

sigdemo1

sigdemo2

sigdemo3

exec1

exec2

exer3

forkdemo1

forkdemo2

forkdemo4

forkgdb

psh1

psh2

testbuf1

testbuf2

testbuf3

testpid

testpp

include

include

testsystem

waitdemo1

waitdemo2

二、其它

三、参考资料

信息安全系统设计基础第十一周学习总结

第八章 异常控制流实践

一、运行代码

sigactdemo

sigactdemo2

sigdemo1

sigdemo2

sigdemo3

exec1

exec2

exer3

forkdemo1

forkdemo2

forkdemo4

forkgdb

psh1

psh2

testbuf1

testbuf2

testbuf3

testpid

testpp

include

include

testsystem

waitdemo1

waitdemo2

二、其它

三、参考资料

第八章异常控制流实践