linux高级编程day05 笔记

一.IO与文件目录管理
 1.pread=lseek+read
   pread读取以后不改变读写位置
 2.mmap映射：
   /proc/${pid}/mem 无法映射
 3.IO的有效用户与实际用户
   默认情况：实际用户与有效用户一致。  
   实际用户：执行用户
   有效用户：权限用户
   uid_t getuid()
   uid_t geteuid()

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

main()
{
    int fd;
    char buf[1025];
    int r;
    printf("real user:%d\n",getuid());
    printf("effective user:%d\n",geteuid());
    
    fd=open("../day05",O_RDWR);
    if(fd==-1) printf("open error:%m\n"),exit(-1);
    bzero(buf,1024);
    
    while((r=read(fd,buf,1024))>0)
    {
        buf[r]=0;
        printf("%s",buf);
    }
    close(fd);
}

 4.目录相关函数
    chdir 切换目录
    mkdir 创建目录
    rmdir 删除目录
    unlink 删除文件
    umask 设置文件权限屏蔽位
    stat 文件目录状态

 5.目录的遍历
   opendir系列函数
   readdir
   closedir
   seekdir
   dirfd

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <stdlib.h>
main()
{
    DIR *d;
    struct dirent *de;
    //打开目录
    d=opendir("/home");
    if(d==NULL)
    {
        printf("opendir:%m\n");
        exit(-1);
    }
    //循环读取目录
    while(de=readdir(d))
    {
        printf("%s,\t%d\n",de->d_name,de->d_type);
    }
    
    //关闭目录
    closedir(d);
}    

            int scandir(const char*dirname,//目录名
                struct dirent***namelist,//返回目录列表
                int (*)(struct dirent*),//回调函数，过滤目录
                                                            //NULL：不过滤
                int (*)(struct dirent*,struct dirent*)//排序返回目录
                                                //NULL：不排序
                );

   返回： 
     >=0 目录个数
     =-1 目录查找失败

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
int mysort(const void*d1,const void*d2)
{
    return -alphasort(d1,d2);
}
int myfilter(const struct dirent*d)
{
    if(memcmp(d->d_name,".",1)==0)
    {
        return 0;
    }
    else
    {
        return -1;
    }
}
main()
{
    struct dirent**d;
    int r;
    int i;
    r=scandir("/home",&d,myfilter,mysort);
    printf("子目录个数:%d\n",r);
    for(i=0;i<r;i++)
    {
        printf("%s\n",d[i]->d_name);
    }
    /*
    while(*d)
    {
        printf("%s\n",(*d)->d_name);
        d++;
    }
    */
}

二.进程
  1.什么是进程
    执行的程序：代码->资源->CPU
    进程有很多数据维护：进程状态/进程的属性
    所有进程属性采用的结构体维护->树形数据结构
    ps 察看进程常见属性
    top 察看系统进程执行状况
    pstree(ptree)
    kill 向进程发送信号
       kill  -s 信号 进程id
       kill -l 显示进程能接受的所有信号
   知道进程有很多属性：ps可以察看的属性
    
  2.创建进程
    1.代码？加载到内存？分配CPU时间片?
     代码由独立的程序存在.
    2.进程有关的创建函数
     int system(const char*filename);
       建立独立进程，拥有独立的代码空间,内存空间
       等待新的进程执行完毕，system才返回.(阻塞)
案例：
  使用system调用一个程序。
  观察进程ID。
  观察阻塞。
     新的返回值与system返回值有关系。
     任何进程的返回值：不要超过255。一个字节。
     system的返回值中8-15位存放返回码
练习：
  使用system调用"ls -l"。"ls -l home"

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
main()
{
    int r;
    printf("%d\n",getpid());
    r=system("ls -l ");
    //printf("%d\n",r>>8&255);
    printf("%d\n",WEXITSTATUS(r));
    system("clear");
}

    子进程：被创建进程。
    父进程：相对被创建者的进程。       
    
     popen：创建子进程
         在父子进程之间建立一个管道
案例：
   使用popen调用ls -l，并且建立一个管道读取输出

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
main()
{
    char buf[1024];
    FILE *f=popen("ls -l","r");
    int fd=fileno(f);
    
    int r;    
    printf("=============\n");
    
    while((r=read(fd,buf,1024))>0)
    {
        buf[r]=0;
        printf("::%s\n",buf);
    }
    printf("=============\n");
    
    close(fd);
    pclose(f);    
}

     exec系列函数:
     execl   execlp
     替换当前进程的代码空间中的代码数据
     函数本身不创建新的进程。
     int  execl(const char*path,const char *arg,....);
     第一个参数：替换的程序,
     第二个参数....：命令行   
        命令行格式：命令名  选项参数
        命令行结尾必须空字符串结尾
案例：
   使用exec执行一个程序。
   体会：*是否创建新的进程？没有
      *体会execl的参数的命令行的格式
      *体会execl与execlp的区别(execl只当前路径)
         execlp 使用系统的搜索路径
      *体会execl替换当前进程的代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  
int main()
{
    //printf("main:%d\n",getpid());
    int r=execlp("ls","ls","-l",NULL);
    printf("结束%d\n",r);
    return 0;
}    

     fork
     pid_t  fork();
     //1.创建进程
     //2.新进程的代码是什么:克隆父进程的代码
        而且克隆了执行的位置.
     //3.在子进程不调用fork所以返回值=0;
     //4.父子进程同时执行.

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  
int main()
{
    int pid;
    
    printf("创建进程前!\n");
    pid=fork();
    if(pid==0)
    {
        while(1)
        {
            printf("子进程\n");
            sleep(1);
        }    
    }
    else
    {
        while(1)
        {
            printf("父进程\n");
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}

  3.应用进程
   使用fork创建新的进程有什么应用价值呢?
   使用fork实现多任务.(Unix系统本身是不支持线程)
       1.进程
       2.线程
       3.信号
       4.异步
       5.进程池与线程池
案例:
   使用进程创建实现多任务   
   1.UI
   2.建立多任务框架
   3.分别处理不同的任务 

#include <curses.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

WINDOW *wtime,*wnumb;
main()
{
    initscr();
    wtime=derwin(stdscr,3,10,0,(COLS-10));
    wnumb=derwin(stdscr,3,11,(LINES-3)/2,(COLS-11)/2);
    box(wtime,0,0);
    box(wnumb,0,0);
    refresh();
    wrefresh(wtime);
    wrefresh(wnumb);
    if(fork())
    {//show time
        time_t tt;
        struct tm *t;
        while(1)
        {
            time(&tt);
            t=localtime(&tt);
            mvwprintw(wtime,1,1,"%02d:%02d:%02d",
                t->tm_hour,t->tm_min,t->tm_sec);
            refresh();    
            wrefresh(wtime);
            wrefresh(wnumb);
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {//show number
        int num=0;
        int i;
        while(1)
        {
            num=0;
            for(i=0;i<7;i++)
            {
                num=num*10+rand()%10;
            }
            mvwprintw(wnumb,1,2,"%07d",num);
            refresh();    
            wrefresh(wtime);
            wrefresh(wnumb);
            usleep(10000);
        }
    }
    endwin();    
}    

  4.理解进程
   1.父子进程的关系
     独立的两个进程
     互为父子关系
   2.问题:
      2.1.父进程先结束?
        子进程就依托根进程init:孤儿进程
        孤儿进程没有任何危害.        
      2.2.子进程先结束?
        子进程会成为僵死进程.
        僵死进程不占用内存,CPU.但在进程任务管理树占用一个节点.
        僵死进程造成进程名额资源浪费.
        所以处理僵死进程.
   3.僵死进程使用wait回收
   
   4.父进程怎么知道子进程退出?
    子进程结束通常会向父进程发送一个信号
      SIGCHLD 
   5.父进程处理子进程退出信号
     signal(int sig,void(*fun)(int));
     向系统注册:只要sig信号发生,系统停止进程,并调用函数fun
     当函数执行完毕,继续原来进程
     5.1.实现处理函数
     5.2.使用signal邦定信号与函数  
僵死进程回收案例:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
void deal(int s)
{
    int status;
    wait(&status);
    printf("回收中.....\n");
    sleep(5);    
    printf("回收完毕:%d!\n",WEXITSTATUS(status));
            
}
main()
{
    if(fork()==0)
    {
        //child
        printf("child!\n");
        sleep(20);
        printf("退出!\n");
        exit(88);
    }
    else
    {        
        //parent
        signal(17,deal);
        //while(1)
        //{
        //    printf("parent!\n");        
        //    sleep(1);
        //}
        sleep(20000);
        printf("parent!\n");
    }
}

   6.父子进程的资源访问
     6.1.内存资源

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <sys/mman.h>
main()
{
    /*
    int *a=mmap(0,4,PROT_READ|PROT_WRITE,
            MAP_ANONYMOUS|MAP_PRIVATE,0,0);
            */
    int *a=sbrk(4);        
    *a=40;    
    if(fork())
    {
        printf("parent:%d\n",*a);
        *a=90;
    }
    else
    {
        printf("child:%d\n",*a);
        sleep(3);
        printf("child:%d\n",*a);        
    }
    
}

     6.2.文件资源

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
main()
{
    
    if(fork())
    {
        int fd=open("test.txt",O_RDWR);
        printf("%d\n",fd);
        sleep(5);
        write(fd,"Killer",6);        
        close(fd);
    }
    else
    {
        int fd=open("test.txt",O_RDWR);
        printf("%d\n",fd);
        write(fd,"Clinton",7);
        sleep(8);
        close(fd);
    }
}

案例:
  说明:子进程克隆整个内存区域,
     但内存区域指向不同的物理空间
     尽管克隆,但内存独立. 不能相互访问.
     
     多进程实现多任务,进程之间的数据交换是大问题.(IPC)
     Inter-Process Commucation
     
     映射内存:
        MAP_SHARED:映射到同一物理内存
        MAP_PRIVATE:映射到不同的物理内存.
     
案例:
  两个进程之间,文件描述符号指向的是同一个文件内核对象.
    
    结论:
       进程的数据交换,基于两种方式:
          内存:有序/无序:mmap
          文件:有序/无序:普通文件     
       基于内核对象:文件.内存.队列   
     

回顾:
  1.目录遍历   
  2.进程创建system popen exec fork
  3.僵死进程出现的条件以及回收
  4.利用多进程实现简单的多任务
  5.理解进程的克隆.

作业:
  1.使用两个进程,查找素数:(多任务)
    A进程查找1-5000
    B进程查找5001-10000
    把素数写入文件.
  2.写一个多任务:(两个进程数据共享)
    A.进程查找素数,放入mmap分配的空间
    B.进程把mmap的数据取出来,判定两个数据是否相邻.
      相邻就打印这两个素数.
思考:      
  3.使用opendir/readir遍历指定目录下的所有*.c文件.
     scandir 

明天:
  一.进程的基本控制
  二.进程的高级控制-信号