2017-2018-1 20155205 《信息安全系统设计基础》第六周学习总结

2017-2018-1 20155205 《信息安全系统设计基础》第六周学习总结

教材学习内容总结

1.系统调用：进程控制

• fork系统调用

  • 函数作用：创建一个子进程

  • 形式：pid_tfork(void);
    pid_t vfork(void);

  • 说明： 使用vfork创子进程时，不会进程父进程的上下文

  • 返回值：

  [返回值=-1]子进程创建失败

  [返回值=0]子进程创建成功

  [返回值>0]对父进程返回子进程PID

  测试代码：

#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
int main() {
    pid_t id = fork();
    if (id < 0) {
        perror("子进程创建失败！");
    } else {
        if (id == 0) {
            printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
        }else
        {
            printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d，子进程PID=%d
", getpid(), getppid(),id);
            sleep(5);
        }
    }
}

测试结果：

• exit系统调用

  • 函数作用：终止发出调用的进程

  • 形式：voidexit(int status);

  • 说明

    1. exit返回信息可由wait系统函数获得
    2. 如果父进程先退出子进程的关系被转到init进程下

  测试代码：

#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main() {
    pid_t id = fork();
    if (id < 0) {
        perror("子进程创建失败！");
    } else {
        if (id == 0) {
            printf("子进程工作:PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
            sleep(20);
            printf("此时子进程:PID=%d,PPID=%d
", getpid(), getppid());
        }else
        {
            printf("父进程工作:PID=%d,PPID=%d，子进程PID=%d
", getpid(), getppid(),id);
            sleep(5);
            exit(3);
        }
    }
    return 0;
}

测试结果：

• exec系统调用

  • 函数作用：以新进程代替原有进程，但PID保持不变

测试代码1:

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

int main()
{
printf("这是第一个进程PID=%d
",getpid());
execv("exec2",NULL);
printf("asa");
return 0;
}

测试代码2：

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

int main()
{
printf("这是第二个进程PID=%d
",getpid());
}

测试结果：

• wait系统调用

  • 函数作用：父进程与子进程同步，父进程调用后，进入睡眠状态，直到子进程结束或者父进程在被其他进程终止。

  • 形式：pid_twait(int *status) pid_t waitpid(pid_t pid ,int *status,int option)

  • 参数：status：exit是设置的代码
    pid:进程号
    option: WNOHANG|WUNTRACED

    WNOHANG:,即使没有子进程退出,它也会立即返回,不会像wait那样永远等下去.
    WUNTRACED:子进程进入暂停则马上返回,但结束状态不予以理会.

  • 返回值：如果成功等待子进程结束，则返回子进程PID。后者为-1

• setenv函数和unsetenv函数

  • 命令查看man 3 setenv

  

  可见，两个函数都是成功返回0，失败返回-1，并记录errno信息。

  • 测试代码：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
   
int main(void)  
{  
    char* val;  
    const char* name ="ABC";  
      
    //获取ABC环境变量的值  
    val = getenv(name);  
    printf("No.1  %s=%s
", name, val);  
   
    //覆盖写入环境变量  
    setenv(name, "I amsure of that I will get it", 1);  
    printf("No.2%s=%s
", name, val);  
      
    val = getenv(name);  
    printf("No.3%s=%s
", name, val);  
      
    //删除一个环境变量  
    int ret =unsetenv("ABC");  
    printf("ret =%d
",ret);  
      
    val = getenv(name);  
    printf("No.3 %s=%s
",name, val);  
       
    return 0;  
}  

测试结果：

2.I/O重定向

• Linux 使用三种流:

0:stdin 标准输入
1:stdout 标准输出
2:stderr 标准错误输出

1.下面代码证明是shell将输入和输出重定向的，并不将重定向标记和文件名传递给程序。

#include<stdio.h>  
int main(int ac,char *av[]){  
    int i;  
    printf("number of args:%d
",ac);  
    printf("args are:
");  
    for(i=0;i<ac;i++)  
        printf("args[%d]=%s
",i,av[i]);  
    fprintf(stderr,"This message is sent to stderr.
");  
    return 0;  
}  

结果：

3.管道

管道创建成功以后，创建该管道的进程（父进程）同时掌握着管道的读端和写端。为实现父子进程间通信呢，通常可以采用如下步骤：

1. 父进程调用pipe函数创建管道，得到两个文件描述符fd[0]、fd[1]指向管道的读端和写端。
2. 父进程调用fork创建子进程，那么子进程也有两个文件描述符指向同一管道。
3. 父进程关闭管道读端，子进程关闭管道写端。父进程可以向管道中写入数据，子进程将管道中的数据读出。由于管道是利用环形队列实现的，数据从写端流入管道，从读端流出，这样就实现了进程间通信。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：按发出信号的原因如何分类？
• 问题1解决方案：

（1） 与进程终止相关的信号。当进程退出，或者子进程终止时，发出这类信号。
（2） 与进程例外事件相关的信号。如进程越界，或企图写一个只读的内存区域（如程序正文区），或执行一个特权指令及其他各种硬件错误。
（3） 与在系统调用期间遇到不可恢复条件相关的信号。如执行系统调用exec时，原有资源已经释放，而目前系统资源又已经耗尽。
（4） 与执行系统调用时遇到非预测错误条件相关的信号。如执行一个并不存在的系统调用。
（5） 在用户态下的进程发出的信号。如进程调用系统调用kill向其他进程发送信号。
（6） 与终端交互相关的信号。如用户关闭一个终端，或按下break键等情况。
（7） 跟踪进程执行的信号。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：如何实现alarm()time秒时间之后向该进程发送一个定时信号，然后该进程捕获该信号并处理？
• 问题1解决方案：

由以下代码可实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
 
void sig_handler(int num)
{
    printf("receive the signal %d.
", num);
}
 
int main()
{
    signal(SIGALRM, sig_handler);
 
    alarm(2);
 
    while(1){
        pause();
        printf("pause is over.
");
    }
 
    exit(0);
}

结果：

如果想程序每2秒都定时一下，这样实现也很简单，在处理定时信号的函数中再次定时2秒。

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
 
void sig_handler(int num)
{
    printf("receive the signal %d.
", num);
    alarm(2);
}
 
int main()
{
    signal(SIGALRM, sig_handler);
    alarm(2);
    while(1){
        pause();
        printf("pause is over.
");
    }
    exit(0);
}

结果：

代码托管

上周考试错题总结

• 错题1：C语言中，字符串被编码为一个以0结尾的字符数组。

A .正确
B .错误

• 分析：正确。这里分析C语言三个结束符有什么不同？（ EOF ‘’ ' '）
  EOF（End of file）是C/C++里面的宏定义，具体定义式是#define EOF -1，表示的是文件的结束标志，值等于-1，一般用在文件读取的函数里面，比如fscanf fgetc fgets等，一旦读取到文件最后就返回EOF标志并结束函数调用。

  ''是转义字符，值等于0，主要用在C风格字符串的末尾，表示字符串结束标志。通常用在和字符串相关的函数里面，如strcmp strcpy等会用到它。

  ' '表示换行符，通常用作一些读取函数的读取结束标志，比如scanf,getchar(),gets()等，一旦遇到' '就结束读取并返回。

• 错题2:下面和代码可移植性相关的C语言属性有（）

A .#define
B .typedef
C .sizeof()
D .union

• 分析：#define可以定义宏使得变量可移植，typedef可以使得类型可移植，sizeof()使得不同类型长度可移植。

其他（感悟、思考等，可选）

对每一个函数进行代码测试能更好地帮助理解和掌握。

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	65/65	1/1	10/10
第三周	120/185	2/3	15/15
第五周	375/560	3/6	14/29
第六周	287/847	1/7	14/43

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。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程估计方法

• 计划学习时间:14小时

• 实际学习时间:14小时

• 改进情况：

(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)

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• 使用gcc编译gdb调试
• Linux学习记录--进程控制相关系统调用
• Linux操作环境变量 getenv函数、setenv函数、unsetenv函数使用
• linux信号实现机制详解