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
表头文件：
#include
定义函数：
int execvp(const char file ,char const argv []);
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：
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
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
