20135321余佳源——信息安全系统设计基础第十二周学习总结

20135321余佳源——信息安全系统设计基础第十二周学习总结

标签（空格分隔）：20135321余佳源

第十二周（11.23-11.29）:

学习计时：共6小时

读书：3

代码：1

作业：1

博客：1

一、学习目标

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

二、学习资源

编译、运行、阅读、理解process.tar.gz压缩包中的代码

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\n");
execvp( "ls" , arglist );
printf("* * * ls is done. bye");

return 0;
}

可以看到这个代码中用了execvp函数。

表头文件：

#include

定义函数：

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

exec1.c编译并运行程序结果如下：



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。

可以看到，exevp函数调用成功没有返回，所以没有打印出“* * * ls is done. bye”这句话。

exec2

exec2与exec1的区别就在于，execvp函数调用的语句变成了

execvp( arglist[0] , arglist );

不过由定义可得这两个等价，所以运行结果是相同的。

编译运行结果与exec1.c完全相同，说明arglist数组的第一项为要运行的程序的名称。

exec3

代码如下：

#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\n");

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

这个代码里使用了execlp函数，用法如下：

头文件：

#include

定义函数：

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

函数说明：

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。如果用常数0来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个字符指针，否则将它解释为整形参数，如果一个整形数的长度与char * 的长度不同，那么exec函数的实际参数就将出错。如果函数调用成功,进程自己的执行代码就会变成加载程序的代码,execlp()后边的代码也就不会执行了.

返回值：
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。

也就是说，这个代码指定了环境变量，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

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。

代码如下：

#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\n", mypid);
ret_from_fork = fork();
sleep(1);
printf("After: my pid is %d, fork() said %d\n",
getpid(), ret_from_fork);

return 0;
}

在Unix/Linux中用fork函数创建一个新的进程。进程是由当前已有进程调用fork函数创建，分叉的进程叫子进程，创建者叫父进程。该函数的特点是调用一次，返回两次，一次是在父进程，一次是在子进程。两次返回的区别是子进程的返回值为0，父进程的返回值是新子进程的ID。子进程与父进程继续并发运行。如果父进程继续创建更多的子进程，子进程之间是兄弟关系，同样子进程也可以创建自己的子进程，这样可以建立起定义关系的进程之间的一种层次关系。

forkdemo2

代码如下：

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

int main()
{
printf("before:my pid is %d\n", getpid() );
fork();
fork();
printf("aftre:my pid is %d\n", getpid() );

return 0;
}

这个代码也是打印进程pid，然后调用fork函数生成子进程，因为调用两次fork，一共产生四个子进程，所以会打印四个after输出。

forkdemo3

代码如下：

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

int main()
{
int fork_rv;

printf("Before: my pid is %d\n", 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\n", getpid());

exit(0);
}
else{
printf("I am the parent. my child is %d\n", fork_rv);
exit(0);
}

return 0;
}

fork产生子进程，父进程返回子进程pid，不为0，所以输出父进程的那句话，子进程返回0，所以会输出子进程那句话。

forkdemo4

代码：

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

int main()
{
int fork_rv;

printf("Before: my pid is %d\n", 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\n", getpid());
printf("parent pid= %d, my pid=%d\n", getppid(), getpid());
exit(0);
}

else{
printf("I am the parent. my child is %d\n", 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

代码如下：

#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\n", li++);
sleep(1);
printf("child gi:%d\n", gi++);
printf("child si:%d\n", si++);
}
exit(0);

}
else{
for(i=0; i<5; i++){
printf("parent li:%d\n", li++);
printf("parent gi:%d\n", gi++);
sleep(1);
printf("parent si:%d\n", 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

代码：

#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] = '\0';
cp = malloc( strlen(buf)+1 );
if ( cp == NULL ){
fprintf(stderr,"no memory\n");
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 != '\n' )
arglist[numargs++] = makestring(argbuf);
else
{
if ( numargs > 0 ){
arglist[numargs]=NULL;
execute( arglist );
numargs = 0;
}
}
}
return 0;
}

这个代码就相当于你输入要执行的指令，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。

psh2

代码：

#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] = '\0';
cp = malloc( strlen(buf)+1 );
if ( cp == NULL ){
fprintf(stderr,"no memory\n");
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\n",
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 != '\n' )
arglist[numargs++] = makestring(argbuf);
else
{
if ( numargs > 0 ){
arglist[numargs]=NULL;
execute( arglist );
numargs = 0;
}
}
}
return 0;
}

比起1来，多了循环判断，不退出的话就会一直要你输入指令，并且对于子程序存在的状态条件。

testbuf1

代码如下：

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

效果是先输出hello，然后换行。之后不退出。

testbuf2

代码如下：

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

程序输出hello，无法退出。



PS:可知：fflush(stdout)的效果和换行符\n是一样的。

testbuf3

代码如下：

#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。结果如图：

testpid

代码如下：

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

#include <sys/types.h>

int main()
{
printf("my pid: %d \n", getpid());
printf("my parent's pid: %d \n", getppid());
return 0;
}

输出当前进程pid和当前进程的父进程的pid。

testpp

代码如下：

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

return 0;
}

testsystem

代码如下：

#include    <stdlib.h>

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

system(argv[1]);
system(argv[2]);
return EXIT_SUCCESS;
}               /* --------

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。如下图，输入ls和dir两个指令后，可以看到分别执行了。

waitdemo1

代码如下：

#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\n", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit\n");
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\n",
childpid, wait_rv);
}
int main()
{
int  newpid;
printf("before: mypid is %d\n", 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

代码如下：

#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\n", getpid(), delay);
sleep(delay);
printf("child done. about to exit\n");
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\n", 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\n", high_8, low_7, bit_7);
}

int main()
{
int  newpid;

printf("before: mypid is %d\n", getpid());

if ( (newpid = fork()) == -1 )
perror("fork");
else if ( newpid == 0 )
child_code(DELAY);
else
parent_code(newpid);
}

这个比起1来就是多了一个子进程的状态区分，把状态拆分成三块，exit，sig和core。

总结

对于exec函数：

在Linux中要使用exec函数族。系统调用execve（）对当前进程进行替换，替换者为一个指定的程序，其参数包括文件名（filename）、参数列表（argv）以及环境变量（envp）。exec函数族当然不止一个，但它们大致相同，在 Linux中，它们分别是：execl，execlp，execle，execv，execve和execvp。一个进程一旦调用exec类函数，它本身就"死亡"了，系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一留下的，就是进程号，也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过已经是另一个程序了。若是想启动另一程序的执行但自己仍想继续运行的话，那就得结合fork与exec的使用。

对于fork函数：

fork函数启动一个新的进程，前面我们说过，这个进程几乎是当前进程的一个拷贝：子进程和父进程使用相同的代码段；子进程复制父进程的堆栈段和数据段。这样，父进程的所有数据都可以留给子进程，但是，子进程一旦开始运行，虽然它继承了父进程的一切数据，但实际上数据却已经分开，相互之间不再有影响了，也就是说，它们之间不再共享任何数据了。

问题：

运行testpp时，出现段错误（核心已转储），不知道原因。

理解代码时，对于管道实现父子进程之间通信不理解。

其基本原理是这样的：假如原先在父进程中文件描述符3和4通过管道1连接起来（3是读端，4是写端），则fork创建子进程后，子进程中的文件描述符3和4也通过管道1连接起来（3是读端，4是写端）。这样一来，在父进程通过文件描述符4向管道写入内容后，在子进程中就可以通过文件描述符3从管道中读出数据（当然在父进程中也可以通过文件描述符3从管道中读出数据）。

参考资料

《进程间通信-命名管道FIFO》（http://blog.csdn.net/xiajun07061225/article/details/8471777）

《linux i/o重定向与管道编程》

（http://blog.csdn.net/fulianzhou/article/details/48895327）

教材：第八章，详细学习指导：http://group.cnblogs.com/topic/73069.html

闫佳歆同学的博客：http://www.cnblogs.com/20135202yjx/p/5003653.html