20135223何伟钦—信息安全系统设计基础第十二周学习总结

一、学习目标

1.掌握进程控制

2.掌握信号处理的方法

3.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

三、编译、运行、阅读、理解代码

（1）exec1

execvp函数


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。

代码如下：

#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;
}

运行结果如下：



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

它与exec1的区别就在于exevp函数的第一个参数，exec1传的是ls，exec2直接用的arglist[0]，不过由定义可得这两个等价，所以运行结果是相同的。

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：


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

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;
}

代码解释：

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.

运行结果如下：

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;
}

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

结果如图：

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。

结果如下：

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。

运行结果如下：

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;
}

显示结果如下：



这个的主要区别是在，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。

结果：

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。

结果如下：

testbuf

testbuf1：

#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

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

效果同上。

可知：fflush(stdout)的效果和换行符\n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。结果如图：

testpid

#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

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

return 0;
}

这个结果：



不知道为什么……

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。如下图，输入ls和dir两个指令后，可以看到分别执行了。

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\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。结果如下图：

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\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。具体运行如下：

sigdemo

sigdemo1很简单。

sigdemo2一直输出hello我停止不了，只能强行关掉终端_(:з」∠)_

sigdemo3会把你输入的内容再输出到屏幕上，输入quit结束。

argtest.c

程序代码：

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

int main(int argc, char *argv[]) {
char delim[] = " \t";
int i;
char **myargv;
int numtokens;

if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s string\n", argv[0]);
return 1;
}
if ((numtokens = makeargv(argv[1], delim, &myargv)) == -1) {
fprintf(stderr, "Failed to construct an argument array for %s\n", argv[1]);
return 1;
}
printf("The argument array contains:\n");
for (i = 0; i < numtokens; i++)
printf("%d:%s\n", i, myargv[i]);

execvp(myargv[0], myargv);

return 0;
}

功能：将输入字符串当做系统命令执行。

运行结果：

environ.c

程序代码：

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

int main(void)
{
printf("PATH=%s\n", getenv("PATH"));
setenv("PATH", "hello", 1);
printf("PATH=%s\n", getenv("PATH"));
#if 0
printf("PATH=%s\n", getenv("PATH"));
setenv("PATH", "hellohello", 0);
printf("PATH=%s\n", getenv("PATH"));

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

运行效果：

environvar.c

运行代码：

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

return 0;
}

功能：打印环境变量。

运行效果：

sigactdemo.c

程序代码：

#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;//新的信号处理函数效果与signal（）类似
newhandler.sa_flags = SA_RESTART|SA_NODEFER
|SA_RESETHAND;//设置信号处理相关操作
sigemptyset(&blocked);  //将blocked信号集初始化，并清空。
sigaddset(&blocked, SIGQUIT);//将SIGQUIT信号加入参数blocked信号集。
newhandler.sa_mask = blocked;//暂时将block信号阻塞
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\n", s);
sleep(s * 4);
printf("done handling signal %d\n", s);
}

sigation结构体：

struct sigaction {

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

sa_handler此参数和signal()的参数handler相同，代表新的信号处理函数，其他意义请参考signal()。

sa_mask 指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。默认当前信号本身被阻塞。

sa_restorer 已过时，POSIX不支持它，不应再使用。

sa_flags 用来设置信号处理的其他相关操作，下列的数值可用。

sa_flags还可以设置其他标志：

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。但是如果设置了 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

运行效果：

sigactdemo2.c

运行效果：

sigdemo1.c

#include    <stdio.h>
#include    <signal.h>
void    f(int);
int main()
{
int i;
signal( SIGINT, f );//改变键盘ctril+C处理函数
for(i=0; i<5; i++ ){
printf("hello\n");
sleep(2);
}

return 0;
}

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

运行效果：

sigdemo2.c

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

main()
{
signal( SIGINT, SIG_IGN );//设置忽略Ctrl+C中断信号。

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

运行效果：

sigdemo3.c

程序代码：

#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("\nType a message\n");
nchars = read(0, input, (INPUTLEN - 1));
if (nchars == -1)
perror("read returned an error");
else {
input[nchars] = '\0';
printf("You typed: %s", input);
}
}
while (strncmp(input, "quit", 4) != 0);
return 0;
}

void inthandler(int s)
{
printf(" Received signal %d .. waiting\n", s);
sleep(2);
printf("  Leaving inthandler \n");
}

void quithandler(int s)
{
printf(" Received signal %d .. waiting\n", s);
sleep(3);
printf("  Leaving quithandler \n");
}

运行效果：

参考资料

（1）百度百科

（2）《深入理解计算机系统》第8章异常控制流