UC高级编程第三天

UC高级编程第三天

1.int fcntl(int fd, int cmd, … /* arg */ );
功能：
操作/控制文件描述符
参数：
fd: 要操作的文件描述符
cmd: 指定了对文件描述符操作的命令

	文件的状态信息：
	F_GETFL 
	F_SETFL
	
	建议锁的类型:
	F_GETLK  测试锁, 并不实际加锁, 如果可以加锁, 会在l_type中返回F_UNLCK
					 如果不能加锁, 在l_pid返回持有互斥锁进程PID
	F_SETLK  设置锁, 如果锁是互斥锁(写锁), 返回-1, errno被设置 EAGAIN EACCES
	F_SETLKW 设置锁, 如果锁是互斥锁, 等待其他进程释放锁
	
返回值：
	成功 0 
	错误 -1 errno被设置

一.对文件夹进行操作

1.使用库函数对文件夹进行操作

1.opendir(3)

DIR *opendir(const char *name);
	功能：打开一个文件夹
	参数： name, 指定了要打开的文件夹的名字
	返回值：成功 文件夹流
					错误 NULL errno被设置

2.closedir(3)

int closedir(DIR *dirp);
	功能：关闭文件夹流
	参数： dirp 文件夹流
	返回值：成功 0 
					错误 -1 errno被设置
	

3.readdir(3)

struct dirent *readdir(DIR *dirp); 
	功能：遍历文件夹流
	参数： 文件夹流
	返回值：
				成功 返回一个指向struct dirent指针  
						 NULL 读到了文件夹流的末尾
				错误 NULL 

4.glob(3)

int glob(const char *pattern,int flags,int(*errfunc)(const char *epath,int eerrno),glob_t *pglob);
功能:
		解析给定的模式, 模式的规则符合shell 
	参数：
		pattern：指定的模式 shell bash
		flags:  要求
		errfunnc: 错误处理函数
		pglob： 保存查找的/匹配的结果 		
	返回值：
		成功：0  结果保存到pglob
		错误：没匹配到  指定errfunc

二，linux中密码校验过程

1.密码存储在这里

/etc/shadow

2.使用crypt来加密密码

读出来的是加密之后的字符串, 和用户输入的密码加密之后的字段相匹配 

3.密码的键入

getpass(3) 

4.glob(3) 是一个用于匹配文件名模式（pattern）的函数，它遵循 shell 的规则来扩展文件名模式。

shell的规则：
1. ```
1. “/etc/" 表示/etc/下的所有文件
2. “/etc/a?” 表示/etc/所有以a开头的文件 ?通配
3. "/etc/.c” 表示/etc下的所有.c文件

```

```
strsep(3) 
	char *strsep(char **stringp, const char *delim);
	功能：
		分割字符串
	参数：	
	**stringp 就是指向要分割的字符串
	*delim 由切割字符组成的字符串
	返回值：
		成功 返回切割出来的字符串
		错误 NULL 
```

三，并发

进程与程序的区别

程序存放在硬盘中, 是计算机指令的集合 是静态的
进程是运行着的程序, 程序运行的实例 是动态的

进程的基本状态

​ a. 就绪态

​ b.运行态

​ c. 阻塞态

​ d. 终止态

linux是采用时间片轮训

进程的状态

ps -aux//显示当前运行的进程列表

ps -axj//显示进程的关系

PPID：父进程的，PID 进程的,PGID 进程组的ID 会话的ID

ps axm -L///显示进程中的线程的状态

linux中c语言是如何终止的

1.从main函数中return //return到C启动例程中
调用exit(3)
调用__exit(3) 或_Exit(3)
调用pthread_exit(3)
最后一个线程从启动例程返回
调用abort
最后一个对取消请求做出响应
接受到signal终止进程

2.c程序的启动

内核调用C启动例程, C启动例程是系统已经写好的代码
C启动例程调用main函数, 从而整个进程就运行起来了

3.C程序的终止

main中return到C启动例程,

C启动例程调用exit(3)终止进程
main中调用exit(3)
main中调用_exit(2)
用户函数中调用exit(3)
用户函数中调用_exit(2)

exit(3)和_exit(2)的区别
exit(3)最终是要调用_exit(2)终止进程, _exit是系统调用 exit是库函数
exit(3)在调用_exit(2)之前, 先调用进程终止处理函数和标准IO清理程序 fclose
_exit(2) 什么都不做直接终止进程

4.进程的环境

用户级的进程
所有的用户级进程都是以树状的形式进行组织的
如何查看进程树：
pstree

进程只有两种关系：
父子关系 兄弟关系

创建子进程：

进程只有两种关系：
		父子关系 兄弟关系

pid_t fork(void);
功能：
创建一个子进程
返回值：
成功：
在父进程中返回子进程的pid 子进程中返回0
错误：
在父进程中返回-1 errno被设置

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main() {
    pid_t pid = fork(); // 创建子进程

    if (pid < 0) {
        // fork失败
        perror("fork failed");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("I am the child process. PID: %d\n", getpid());
    } else {
        // 父进程
        printf("I am the parent process. PID: %d, Child PID: %d\n", getpid(), pid);
    }

    return 0;
}

• 子进程和父进程分别运行在自己独立的4G虚拟地址空间

• fork并不是返回两次, 而是向父进程返回子进程的pid 向子进程返回0

在执行过程中父进程和子进程谁先执行不确定,跟内核的调度策略有关系

遗言函数：

int atexit(void (*function)(void))
返回值: 成功 0 
错误 非0值 

int on_exit(void (*function)(int, void *), void *arg)
参数：function 函数指针 
						arg  要传递给遗言函数的第二个参数, 第一个参数来自exit(status)
			返回值: 成功 0 
						错误 非0值

活着的时候不执行，死了才执行

获取环境变量

getenv (3) 
char *getenv(const char *name);
功能：
			获取环境变量 
		参数：	
			要查找的环境变量的名字 
		返回值：
			环境变量的value
			

设置环境变量

int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite); 
		overwrite: 非0,可以修改成功环境变量的值
							 0
		name: 环境变量列表中不存在, 添加，环境变量列表中存在, 修改为value
		unsetenv(3) //从环境变量列表中移除一个环境变量

进程的并发和进程资源的限制：

ulimit -a

进程的优先级:40级

-20-19

fork创建新进程几乎完全复制父进程的资源，包括但不限于内存、文件描述符、环境变量等。

vfork 完全继承父进程的内存空间，可能会造成内存冲突，因为子进程跟父进程会造成内存共享

进程的并发：

pid_t getpid(void); //如何获取进程的pid

pid_t getppid(void);//如何获取父进程的pid

进程的资源回收

父进程通过fork创建子进程
子进程在内核中也有一个PCB来维护其状态

子进程的时间片耗尽了, 就需要有人回收它的资源
父进程负责回收子进程的资源

如果父进程跟子进程两个进程，

父进程的时间片耗尽，子进程时间片没有耗尽，这时候父进程会被init进程接受，这时候子进程称为“孤儿进程”

子进程时间片耗尽，父进程没有耗尽，但是父进程也没有回收子进程，这时候子进程称为“僵尸进程”

wait(2)//给进程收拾
pid_t wait(int *wstatus); 
WIFEXITED(wstatus) true, 子进程被正常终止 
 		WEXITSTATUS(wstatus) 只有在WIFEXITED 返回真的情况下被使用, 返回子进程退出的状态码
 		WIFSIGNALED(wstatus) true, 子进程是被信号终止 
 		WTERMSIG(wstatus) 返回终止的子进程的信号的编号, 只有在WIFSIGNALED返回真的时候才能被使用	
 	返回值：
 		成功：被终止的子进程的PID
 		错误：-1 errno被设置

waitpid;等待指定的子进程 pid 的状态改变，或者等待满足特定条件的一组子进程。
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options); //用于等待子进程状态改变的标准库函数
 	参数：
 	pid:  < -1 等待当前进程组中|pid| 相等的pid的进程的终止
 				-1 等待任意子进程的终止 
 				0  pid==gpid 的子进程的终止
 				> 0 与pid相等的子进程的终止	
 	wstatus:
 	options:
 		 	WNOHANG  子进程被终止,立即返回
 			0：阻塞		
 	返回值：成功 收到了子进程的资源, 立即返回子进程的pid
 					错误 -1

进程关系：
	1. 会话  sid
	每打开一个终端都是创建了一个会话 session
	2. 进程组  gpid
	进程组中第一个进程就是进程组的组长, 同时又是会话组的组长
	3  可以更改进程所在进程组, 但是永远无法脱离会话 用setpgid//用于设置进程组 ID 的系统调用
	int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
	pid: 要设置进程组 ID 的进程的 PID。如果 pid 等于 0，表示使用调用进程的 PID。
	pgid: 要设置的新进程组 ID。如果 pgid 等于 pid，表示创建一个新的进程组，并将 pid 指		定的进程作为该组的组长

四.更新进程的映像

为了更新进程的映像，采用exec家族函数

execve(2)//更新进程的映像，它替换当前进程的映像为一个新的程序，新程序从其 main 函数开始执行，并且拥有调用 execve 的进程的 PID 和一些其他属性

int execve(const char *pathname,char *const argv[],char *const ebvp[])
参数：pathname:指定要执行二进制的路径
	 argv:传递给新的映像的命令行参数 是一个字符串列表 
				argv[0] 指定了要执行的新的文件名
	 envp: 传递给新的映像的环境变量列表
	 返回值：
			为什么成功不返回
				使用新的映像替换了旧的映像, 旧的映像的代码段 数据段 堆 栈全被覆盖了
			错误 -1 errno被设置
execve 替换当前进程的映像，而不是创建一个新进程。
进程 ID (PID) 保持不变，但是进程的执行内容完全改变。
所有打开的文件描述符、内存段、当前工作目录、根目录、umask 等属性都会被新程序继承。
进程的终止状态和信号处理设置也会被新程序继承

exec 家族的函数
execl
execlp p:路径
execv v:环境变量
execvp

ps -o pid,ppid,pgrp,session,comm

五，守护进程

a.out &  // 加& 将a.out进程放在后台运行 

可以改变进程所在的进程组, 但是无法改变其所在的会话组

setsid (2)

怎默写守护进程流程

1.首先创建子进程，然后让子进程终止pid = fork();
if (pid > 0) {
		exit (0);}
2.使用setsid创建新的会话，让子进程成为会话领导
3.使用 umask(0) 重设文件权限掩码，以确定守护进程创建的文件的权限。

kill -l

一共64个信号 32和33信号不存在 所以一共有62个

可靠信号 又叫实时信号 34~64
不可靠信号 又叫标准信号 1~31

信号就是软中断
中断信号一定由硬件产生！
软中断指的就是软件模拟硬件产生的中断信号

	信号的产生  信号阻塞  信号抵达进程  信号的处理 
	信号的产生到处理之间的状态称为未决状态 pendding  
	未决信号 

信号处理：

​ Ign 忽略信号

signal (3, SIG_IGN);//忽略三号信号

​ Core 接受到信号的进程终止并产生dump文件
​ Stop 接受到信号的进程暂停
​ Cont 接受到信号的进程如果暂停了就继续
​ 大多数信号的默认行为都是终止进程

如何产生信号：

kill 信号编号 pid//1-64个信号量，pid//进程pid
rasie(2);
raise(sig)//信号编号

等待信号

pause  (2)//会挂起调用进程的执行，直到收到一个信号。
sigsuspend (2)//它允许进程在指定的信号集上挂起直到某个信号到达。

改变信号的行为

sigaction(2)//
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
signum 信号的编号, 也可以是信号的名字
handler 函数指针类型的变量
SIG_DFL SIG_IGN 用户自定义的处理函数

alarm(2)

unsigned int alarm(unsigned int seconds);
		功能：
		产生一个闹钟信号 
		参数：
		seconds, 0, 取消所有的未决闹钟信号 
						 定义的闹钟时间, seconds秒之后发送给进程
		返回值：
				 0 表示没有任何调度的闹钟 所有的闹钟都被执行完毕了
				 闹钟还没有被执行的秒数 

系统在中断时的操作

1.cpu节后中断信号是首先保存当前寄存器的状态

2.保存下一条指令的状态

3.修改模式，从用户模式到中断模式

4.跳转到异常处理函数

5.处理完恢复到异常处理前的状态

6.执行下一条语句

信号的应用

1.漏桶模型

漏桶的速率是恒定的, 不会随着访问量的激增或骤减而变化速率

2.令牌桶模型

令牌三要素

		1. 令牌 token 
		2. 上限 burst
		3. 速率 cps 

名字
handler 函数指针类型的变量
SIG_DFL SIG_IGN 用户自定义的处理函数

alarm(2) 

unsigned int alarm(unsigned int seconds);
功能：
产生一个闹钟信号
参数：
seconds, 0, 取消所有的未决闹钟信号
定义的闹钟时间, seconds秒之后发送给进程
返回值：
0 表示没有任何调度的闹钟 所有的闹钟都被执行完毕了
闹钟还没有被执行的秒数

系统在中断时的操作

1.cpu节后中断信号是首先保存当前寄存器的状态

2.保存下一条指令的状态

3.修改模式，从用户模式到中断模式

4.跳转到异常处理函数

5.处理完恢复到异常处理前的状态

6.执行下一条语句

信号的应用

1.漏桶模型

漏桶的速率是恒定的, 不会随着访问量的激增或骤减而变化速率 

2.令牌桶模型

令牌三要素

	1. 令牌 token 
	2. 上限 burst
	3. 速率 cps