信息安全系统设计基础第十二周学习总结

信息安全系统设计基础第十二周学习总结

【学习时间：8 小时】

【学习内容：process文件夹中的代码理解和执行、故障排除】

一、代码理解&执行（因为我的虚拟机无法共享文件，所以借用20135211李行之的电脑共同完成代码执行）

1.argv（文件夹）-argtest.c文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "argv.h"//该函数库中包括freemakeargv.c及makeargv.c函数的调用

int main(int argc, char *argv[]) 
{
   char delim[] = " 	";//制表符
   int i;
   char **myargv;//见下方解释
   int numtokens;

   if (argc != 2)//如果输入的命令字符个数不等于2，就输出标准错误 
   {
        fprintf(stderr, "Usage: %s string
", argv[0]);
        return 1;
   }   
  if ((numtokens = makeargv(argv[1], delim, &myargv)) == -1) 
  {
        fprintf(stderr, "Failed to construct an argument array for %s
", argv[1]);//翻译过来就是无法构造一个参数数组
        return 1;
   } 
   printf("The argument array contains:
");
   for (i = 0; i < numtokens; i++)
        printf("%d:%s
", i, myargv[i]);
   execvp(myargv[0], myargv);

   return 0;
}

另附加 freemakeargv.c及makeargv.c函数

#include <stdlib.h>
#include "argv.h"

void freemakeargv(char **argv) {
   if (argv == NULL)
         return;
   if (*argv != NULL)
        free(*argv);
   free(argv);
}
/*-----------------------------------------------------------------------------*/
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "argv.h"

int makeargv(const char *s, const char *delimiters, char ***argvp)//见下方解释
{
   int error;
   int i;
   int numtokens;
   const char *snew;
   char *t;

   if ((s == NULL) || (delimiters == NULL) || (argvp == NULL)) 
  {
        errno = EINVAL;
        return -1;
  }
   *argvp = NULL;//把字符串数组置为空   
   snew = s + strspn(s, delimiters);//返回字符串s开头连续包含字符串delimiters内的字符数目  
   if ((t = malloc(strlen(snew) + 1)) == NULL) 
        return -1; 
   strcpy(t, snew);   
   numtokens = 0;
   if (strtok(t, delimiters) != NULL)//关于strtok函数的用法见下方
        for (numtokens = 1; strtok(NULL, delimiters) != NULL; numtokens++) ; 

   if ((*argvp = malloc((numtokens + 1)*sizeof(char *))) == NULL)
  {//malloc函数请求分配了numtokens+1个字节的空间；如果是返回值是NULL说明分配不成功
        error = errno;
        free(t);//释放malloc函数给指针变量分配的内存空间的函数。使用后该指针变量一定要重新指向NULL。
        errno = error;
        return -1; 
   } 
   if (numtokens == 0) 
        free(t);
   else 
  {
        strcpy(t, snew);
        **argvp = strtok(t, delimiters);
        for (i = 1; i < numtokens; i++)
            *((*argvp) + i) = strtok(NULL, delimiters);
  } 
*((*argvp) + numtokens) = NULL;   
return numtokens;
} 

关于该系列代码的难点理解 

【1.为什么是* *myargv？】 

经过查阅得知，比较准确的说法是： **相相当于二级指针，char **就是指向字符型指针的指针。最常使用的地方就是 int main(int argc,char **argv),相当于int main(int argc,char *argv[])。也就是说，可以看作是指向了字符串数组

【2.为什么是 int makeargv(const char *s, const char *delimiters, char * **argvp)】

把最后一个参数理解为向字符串数组取地址（从左到右，第一个代表取地址，后两个 **代表上文中说过的字符串数组）

【3.关于strtok函数？】 

strtok函数用来将字符串分割成一个个片段，它的原型是char *strtok(charr s[],const char *delim)。只要在s中遇到delim中包含的字符（不一定是delim），就把这个字符改成。每次调用成功后返回的都是被分割出的片段的指针。

【4.errno与error？】

前者是记录系统最后一次错误的函数；后者是系统错误

2.env文件夹-environ.c文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    printf("PATH=%s
", getenv("PATH"));//getenv函数用来取得参数PATH环境变量的值，执行成功则返回该内容的指针
    setenv("PATH", "hello", 1);//见下方解释
    printf("PATH=%s
", getenv("PATH"));
#if 0
    printf("PATH=%s
", getenv("PATH"));
    setenv("PATH", "hellohello", 0);
    printf("PATH=%s
", getenv("PATH"));


    printf("MY_VER=%s
", getenv("MY_VER"));//版本
    setenv("MY_VER", "1.1", 0);
    printf("MY_VER=%s
", getenv("MY_VER"));
#endif
    return 0;
}

【setenv函数的作用？】 

setenv用来在本次函数运行的过程中增加或者修改环境变量。当最后一个参数不为0的时候，原来的内容会被修改为第二个参数所指的内容。

3.env文件夹-environvar.c文件

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    extern char **environ;
    int i;
    for(i = 0; environ[i] != NULL; i++)
        printf("%s
", environ[i]);

    return 0;
}

【environ变量是什么？】

该变量指向一个叫“environment”的字符串数组。包括USER（登录用户的名字）,LOGNAME（与user类似）,HOME（用户登录目录）,LANG（地域名）,PATH等

4.pipe文件夹-consumer.c文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#define FIFO_NAME "/tmp/myfifo"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
int main()
{
int pipe_fd;
int res;

int open_mode = O_RDONLY;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
int bytes = 0;

memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

printf("Process %d opeining FIFO O_RDONLY 
", getpid());
pipe_fd = open(FIFO_NAME, open_mode);
printf("Process %d result %d
", getpid(), pipe_fd);

if (pipe_fd != -1) {
    do {
        res = read(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
        bytes += res;
    } while (res > 0);
    close(pipe_fd);
} else {
    exit(EXIT_FAILURE);
}

printf("Process %d finished, %d bytes read
", getpid(), bytes);
exit(EXIT_SUCCESS);
}

【1.PIPE_BUF的值是多少？】

4096字节

【2.memset函数用法？】

原型：memset(void *s,int ch,size_t n);将s中前n个字节用ch替换并返回s

【3.open函数用法？】 

open（const char *pathname,int flags);第一个参数是欲打开的文件路径字符串，第二个参数是打开方式

【4.FIFONAME是什么？】 

这里需要补充一下fifo的含义，它是一种文件类型，可以通过查看文件stat结构中的stmode成员的值来判断文件是否是FIFO文件。fifo是用来在进程中使用文件来传输数据的，也具有管道特性，可以在数据读出的时候清除数据。

5.env文件夹-producer文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#define FIFO_NAME "/tmp/myfifo"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
#define TEN_MEG (1024 * 1024 * 10)

int main()
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_WRONLY;

int bytes = 0;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1];

if (access(FIFO_NAME, F_OK) == -1) {//检查文件是否有相应的权限
    res = mkfifo(FIFO_NAME, 0777);//依据FIFO_NAME创建fifo文件，0777依次是相应权限
    if (res != 0) {
        fprintf(stderr, "Could not create fifo %s 
",
            FIFO_NAME);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

printf("Process %d opening FIFO O_WRONLY
", getpid());
pipe_fd = open(FIFO_NAME, open_mode);
printf("Process %d result %d
", getpid(), pipe_fd);

if (pipe_fd != -1) {
    while (bytes < TEN_MEG) {
        res = write(pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE);
        if (res == -1) {
            fprintf(stderr, "Write error on pipe
");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        bytes += res;
    }
    close(pipe_fd);
} else {
    exit(EXIT_FAILURE);
}

printf("Process %d finish
", getpid());
exit(EXIT_SUCCESS);

}

6.env文件夹-testmf.c文件

#include  <stdio.h>
#include  <stdlib.h>
#include  <sys/types.h>
#include  <sys/stat.h>

int main()//就是创建fifo文件
{
    int res = mkfifo("/tmp/myfifo", 0777);
    if (res == 0) {
        printf("FIFO created 
");
    }
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

（修改testmf.c代码）

（修改之后的执行结果）

7.pipe文件夹-pipe.c文件

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

#define oops(m,x)   //当linux系统执行代码遇到问题时，就会报告oops
{ perror(m); exit(x); }

int main(int ac, char **av)
{
    int thepipe[2], newfd,pid;              

    if ( ac != 3 ){//输入的命令长度不等于3
        fprintf(stderr, "usage: pipe cmd1 cmd2
");
        exit(1);
    }
    if ( pipe( thepipe ) == -1 )    //以下是各种错误   
        oops("Cannot get a pipe", 1);

    if ( (pid = fork()) == -1 )         
        oops("Cannot fork", 2);

    if ( pid > 0 ){         
        close(thepipe[1]);  

        if ( dup2(thepipe[0], 0) == -1 )
            oops("could not redirect stdin",3);

        close(thepipe[0]);  
        execlp( av[2], av[2], NULL);
        oops(av[2], 4);
    }

    close(thepipe[0]);      

    if ( dup2(thepipe[1], 1) == -1 )
        oops("could not redirect stdout", 4);

    close(thepipe[1]);      
    execlp( av[1], av[1], NULL);
    oops(av[1], 5);
}

8.pipe文件夹-stdinredir1.c文件

#include    <stdio.h>
#include    <fcntl.h>

int main()
{
    int fd ;
    char    line[100];

    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );//就是打印输入的字符串
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );

    close(0);
    fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);
    if ( fd != 0 ){//打开或者创建失败的时候才会执行
        fprintf(stderr,"Could not open data as fd 0
");
        exit(1);
    }

    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
}

9.pipe文件夹-testtty.c文件

#include <unistd.h>
int main()
{
    char *buf = "abcde
";
    write(0, buf, 6);
}

【write函数】 

write(int handle,void *buf,int nbyte); 第一个参数是文件描述符，第二个参数是指向一端内存单元的指针，第三个参数是要写入指定文件的字节个数；成功时返回字节个数，否则返回-1。

10.signal文件夹-sigactdemo1.c文件

#include    <stdio.h>
#include<unistd.h>
#include    <signal.h>
#define INPUTLEN    100
void inthandler();  
int main()
{
    struct sigaction newhandler;//见下方解释 
    sigset_t blocked;   //信号集，用来描述信号的集合，与信号阻塞相关函数配合使用
    char x[INPUTLEN];
    newhandler.sa_handler = inthandler; //函数指针
    newhandler.sa_flags = SA_RESTART|SA_NODEFER
        |SA_RESETHAND;  //sa_flags是一个位掩码。这里，第一个参数使得被信号打断的一些原语“正常返回”
    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);
}

具体参见http://www.cnblogs.com/gogly/articles/2416989.html 

【sigaction结构体，用来查询或设置信号处理方式。比如它指定了对特定信号的处理，信号所传递的信息，信号处理函数执行过程中应该屏蔽掉哪些函数等。】

11.signal文件夹-sigdemo1.c文件夹

#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!
");
}

这样的代码是无法在输出的时候体现出对f的调用的。我认为其中signal( SIGINT, f );这一句中，因为f的返回值是“void”，所以无法体现。

补充：signal函数，原型 signal(参数1，参数2）；,其中参数1是我们进行处理的信号，参数2是我们处理的方式。

后来我对代码进行了修改，体现了对f函数的调用

12.signal文件夹-sigdemo3.c文件

#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 {//输入什么，就输出什么（在read函数不发生错误的情况下）
        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);//只有输入quit的时候才会退出
    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 
");
}

13.exec3.c文件

#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
");
//  execv( "/bin/ls" , arglist );
//  execvp( "ls" , arglist );
//  execvpe("ls" , arglist, myenv);

    execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
    printf("* * * ls is done. bye
");
}

【execlp函数？】 

从PATH环境变量中查找文件并执行。原型：int execlp(const char *file,const char *arg,……); 从PATH环境变量所指的目录中查找符号参数file的文件名，然后将第二个及以后的参数当作该文件的argv[0],argv[1]，……，最后一个参数必须用NULL结束。

【execv函数？】 

原型：int execv(const char *pathname,char *const argv[]);装入并运行其他程序 对比：execvp函数原型： int execvp(const char *file,char *const argv[]);

二、关于执行时的困难&解决

1.a.out如何运行？

在Linux系统中，如果没有给编译的文件指定文件名，就会自动命名为＊.out文件。执行该类文件的时候，直接是 绝对路径／a.out。  经过尝试，发现给出的a.out文件“格式错误”，无法运行。  后经依次尝试，发现给出的所有可执行文件都有类似的问题。这个问题的原因在下面的操作中逐渐得到了解答。

（选择打开方式为“在终端执行”）

2.如何在linux中执行.sh文件？

（参考http://zhidao.baidu.com/question/1733278229438599307.html）

首先你要让文件有能够执行的权限，比如你的文件是a.sh那么你可以 chmod +x a.sh 然后运行文件就可以了 ./a.sh 这样运行是a.sh在当前工作目录，如果文件没在当前目录，那么就需要用绝对路径来执行,比如 /opt/a.sh /opt/test/a.sh

3.关于指针数组与数组指针的区别？

（参考http://www.cnblogs.com/mq0036/p/3382732.html）

• 数组指针（也称行指针）

  • 定义 int (*p)[n];()优先级高，首先说明p是一个指针，指向一个整型的一维数组，这个一维数组的长度是n，也可以说是p的步长。也就是说执行p+1时，p要跨过n个整型数据的长度。

  • 如要将二维数组赋给一指针，应这样赋值：

    int a[3][4];    
    int (*p)[4]; //该语句是定义一个数组指针，指向含4个元素的一维数组。
    p=a;//将该二维数组的首地址赋给p，也就是a[0]或&a[0][0]
    p++;   //该语句执行过后，也就是p=p+1;p跨过行a[0][]指向了行a[1][]
    

  • 数组指针也称指向一维数组的指针，亦称行指针。

• 指针数组

  • 定义 int p[n];[]优先级高，先与p结合成为一个数组，再由int说明这是一个整型指针数组，它有n个指针类型的数组元素。这里执行p+1时，则p指向下一个数组元素，这样赋值是错误的：p=a；因为p是个不可知的表示，只存在p[0]、p[1]、p[2]...p[n-1],而且它们分别是指针变量可以用来存放变量地址。但可以这样 p=a; 这里p表示指针数组第一个元素的值，a的首地址的值。

  • 如要将二维数组赋给一指针数组:

    int *p[3];
    int a[3][4];
    p++; //该语句表示p数组指向下一个数组元素。注：此数组每一个元素都是一个指针
    for(i=0;i<3;i++)
        p[i]=a[i]；
    

    这里int *p[3] 表示一个一维数组内存放着三个指针变量，分别是p[0]、p[1]、p[2] 所以要分别赋值。

4.关于函数指针和指针函数的区别？

参考（http://blog.csdn.net/htyurencaotang/article/details/11490081）

• 指针函数是指带指针的函数，即本质是一个函数。函数返回类型是某一类型的指针

  • 类型标识符 *函数名(参数表) ；具体格式：int *f(x，y);

  • 首先它是一个函数，只不过这个函数的返回值是一个地址值。指针函数一定有函数返回值，而且在主调函数中，函数返回值必须赋给同类型的指针变量。例如：

    01.float *fun();  
    02.float *p;  
    03.p = fun(a);  
    

• 函数指针是指向函数的指针变量，即本质是一个指针变量。　

  • 指向函数的指针包含了函数的地址，可以通过它来调用函数。声明格式如下： 类型说明符 (*函数名)(参数)

  • 使用的时候：

    01.int (*f)(int x); /*声明一个函数指针 */  
    02.f=func; /*将func函数的首地址赋给指针f */  
    

5.execl1执行故障？

在直接 gcc execl1 -o execl1.2(因为之前已经有execl可执行文件了)之后，系统提示如图。后来改变方法，先生成.o 文件再生成可执行文件，就可以执行代码了。

通过网上搜索，发现出现这个错误提示是因为使用了第三方库而没有把它的.m文件添加到compile source中去，而是可能只把这些文件copy到当前文件夹里就觉得可以了；这样在直接编译链接执行的时候根本没有自动引用（网上提供的解决方法建立在专门的编写软件基础上，在target－－build phases－－compile source中添加.m；不过针对我们的情况，可以分步完成以保证最终生成可执行文件）。

6.consumer执行故障？

开始的时候直接gcc consumer.o -o consumer仍然出现上文中的错误。后来删除consumer .o 文件之后分步编译，可以执行。

7.producer.c函数运行错误？

开始的时候，提示有错误。如图。  后来查询了access函数，发现它的功能是确定文件或者文件夹的访问权限。如果指定的存取方式有效，则返回0；否则返回－1.其中，f_ok只是判断该文件是否存在。而整个函数需要头文件<unistd.h>。加上该头文件之后，代码可以正常编译。

三、其他代码执行结果

（fifo文件夹-c,p,tags代码执行）

（forkdemo1.c执行）

（forkdemo2.c文件）

（forkdemo3.c执行）

（forkdemo4.c执行）

（forkgdb.c执行）

（listargs.c代码执行）

（pipe.c代码执行）

（pipedemoo2.c代码执行。其中，其主体结构为do……while(1)，是一个无法停止的循环。可以用ctrl+C强制退出代码执行）

（sigdemo2.c代码执行，同上）

（stdindir2.c代码执行）

（testbuf1.c代码执行）

(testpid.c代码执行)

（testpp.c代码执行；并没有结果输出，知识申请了一个20字节大小的空间）

（waitdemo1.c代码执行）

（waitdemo2.c代码执行）

（watch.sh程序，每sleep30秒打印一次）

（watch2.sh程序，结果同上）

四、疑问

1.关于argtest.c代码

snew = s + strspn(s, delimiters);//返回字符串s开头连续包含字符串delimiters内的字符数目  
if ((t = malloc(strlen(snew) + 1)) == NULL) 
    return -1; 

strspn函数返回的是字符个数，怎么再加上字符串s ?

2.res = mkfifo(FIFO_NAME, 0777);我知道0777是对应的权限；然而这四个数字分别对应哪些用户的权限？

补充：每个文件的三组权限（拥有者，所属用户组，其他用户,记住这个顺序是一定的）

3.sigactdemo1.c代码：

newhandler.sa_handler = inthandler; 这样赋值对吗？（原型是void inthandler(int s)；）

五、心得

这次学习过程与之前有着很大的不同。就像我在期中总结的时候说的那样，我在实践方面需要进一步加强；这次如此多的代码的执行正好很好地锻炼了我的动手能力。比起理解代码，动手让代码“跑出来”更需要自己动脑筋（百科里会有对某个函数的详细解释，但很少有对某段代码如何运行的教程）。