Linux操作系统初探（一）

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本文介绍了Linux系统的基础知识，包括文件系统结构、shell命令使用方法及通配符，重点讲解了fork函数如何用于创建子进程及其工作原理，并通过实例展示了如何通过fork函数的返回值来区分父进程和子进程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1. Linux系统中的层次结构

　　Linux系统的结构如下图所示：

2. shell

　　shell只是一个普通用户程序，它仅仅需要从键盘读取数据，向显示器输出数据和运行其他程序的能力。

　　　当shell被启动时，它初始化自己，然后在屏幕上输出一个提示符（prompt），并等待用户输入命令行。
　　　用户输入一个命令行后，shell提取其中的第一个字，嘉定这个字是将要运行程序的程序名，搜索这个程序，如果找到了这个程序就运行它。然后，shell会将自己挂起直到该程序运行完毕，之后再尝试读入下一条命令。

　　　shell常用的一些命令：
　　　1. cp src dest  复制文件
　　　2. head -x file   标准输出文件file的前x行（'-'所带的参数是可选的）
　　　3. ls *.c   列出所有以.c结尾的文件名 
　　　    通配符：* 可以匹配所有的字符    [xyz]表示其中的任意一个
　　　4. sort <in >out 对in文件的输入，按照字母顺序排序，输出到out中
        其中'<'加上一个紧接着的输入文件名，表示对标准输入进行重定位的语法；
        '>'加上一个紧接着的输出文件名，表示对标准输出进行重定位的语法
     5. 管道符——'|'(pipe symbol)：
        linux通过管道符提供了一组各负责一项任务的基本单元（一些过滤器）
        和一个几乎可以用无穷的方式将它们组合起来的机制。
        grep ter*.t|sort|head -20|tail -5 >foo
        //这里所有以.t结尾的文件中包含"ter"的行被写到标准输出中，然后被排序。这些内容的前20行被head选择出来传给tail，它又将后最后5行（也就是排完序的列表中的第16~20行）传给foo。
     6. wc -l <a >b &  字数统计程序wc，用来将文件a中的行数（-l参数确定）,并将结果输出到b中。 &表示后台运行
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    Linux常见的应用程序：
         cat: 将多个文件连接到标准输出
         chmod：修改文件保护模式
         cp：复制一个或多个文件
         cut：从一个文件中剪切一段文字
         grep：从文件中检索给定模式
         ls：列出目录
         head：提取文件的前几行
         make：编译文件生成二进制文件
         mkdir：创建目录
         od：以八进制显示一个文件
         paste：将一段文字粘贴到一个文件中
         pr：为打印格式化文件
         ps：列出正在运行的进程
         rm：删除一个或多个文件
         rmdir：删除一个目录
         sort：对文件中的所有行按照字母序进行排序
         tail：提取文件的最后几行
         tr：在字符集之间转换
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3. fork函数（创建进程）

　　在Linux系统中，系统调用fork将会创建一个与原始进程完全相同的进程副本。调用fork函数的进程称为父进程，新的进程称为子进程。

　　　父进程和子进程: 拥有自己的私有内存映像，所以其中一个进程（如父进程）作的修改对另一个进程（子进程）是不可见的。但值得注意的是父进程和子进程可以共享已经打开的文件。也就是说，如果某一个文件在父进程调用fork函数之前就已经打开了，那么在父进程调用fork函数之后，对于父进程和子进程而言，这些修改都是可见的。
　　 如何区分父子进程？
　　 fork函数调用给子进程返回一个0值，而给父进程返回一个非零值，这个非零值是子进程的进程标识符（Process Identifier，PID）。两个进程检查fork函数的返回值，并根据返回值继续执行：
　　

pid=fork(); //如果创建成功，则父进程pid>0
if(pid < 0){
    handle_error(); //创建失败(比如内存或某些表溢出)
}else if(pid > 0){
    /*这里是父进程的代码*/
}else{
    /*这里是子进程的代码*/
}

　　一个进程可以通过getpid获得自己的PID，子进程还可以通过getppid获得其父进程的PID。
有关fork的面试要点
题目：
　　　

#include <stdio.h>
int main(){
    fork();   //(1)
    fork()&fork()||fork();    //(2)
    fork();   //(3)
}

问题：加上main，总共产生了多少个进程？

　　首先需要明确的是：（1）经过fork函数之后，一个进程会作为父进程，产生一个子进程，这个子进程执行fork函数之后的语句；（2）&& 和 || 都有短路操作：A&&B，如果A为假，就不会再去执行B的表达式；A||B如果A为真，则不会去执行B的表达式。
　　看这道题：首先，在第一个fork语句(1)执行结束后，main进程会产生一个子进程，我们将main进程和其创建的子进程分别表示为P1和P2，接下来两个进程都会执行(2)(3)两个语句，我们只考虑P1。
　　