嵌入式编程题

1.

⽂件编程实例：打开⼀个⽂件，向⽂件写⼊三个字符串；然后重新定位⽂件流读写指针到⽂件起始位置，从⽂
件读取刚写⼊的三个字符串到另⼀个缓冲，并且打印读出来的字符串。

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明一个指向文件的指针变量fp
    FILE *fp = NULL;
    
    // 声明一个字符串数组buf，用于存储文件的内容
    const char *buf[3] = {
        "This is the first line\n",
        "Second line\n",
        "OK, the last line\n"
    };
    
    // 声明一个二维字符数组tmp_buf，为题干中的“另一个缓冲”，用于存储从文件中读取的内容
    char tmp_buf[3][64];
    
    // 声明一个整型变量i，用于循环计数
    int i;
    
    // 打开名为text.dat的文件，并将文件指针赋值给fp
    // 使用"w+b"模式打开文件，以二进制读写方式打开，文件不存在则创建它
    fp = fopen("text.dat", "w+b");
    // "w+b" 模式用于以读写方式打开一个文件，如果文件已存在，则其内容被截断，即清空文件内容。如果文件不存在，则创建新文件。
    
    // 检查文件是否成功打开，如果打开失败，则打印错误消息并返回-1
    if (fp == NULL) {
        printf("Cannot open file\n");
        return -1;
    }
    
    // 将buf数组中的字符串逐行写入文件
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        // fputs函数用于将字符串写入文件，直到遇到字符串结尾的空字符'\0'
        fputs(buf[i], fp);
    }
    
    // 清空缓冲区并刷新输出缓冲区，确保所有写入操作都已执行
    fflush(fp);
    
    // fseek函数用于在文件中进行定位，将文件指针fp重新定位到文件起始位置
    // SEEK_SET表示从文件的开头开始计算偏移量
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    
    // 从文件中逐行读取内容并存储在tmp_buf数组中
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        // fgets函数用于从文件中读取字符串，最多读取64个字符
        fgets(tmp_buf[i], sizeof(tmp_buf[i]), fp);
        // 打印读取的内容
        printf("%s", tmp_buf[i]);
    }
    
    // 关闭文件
    fclose(fp);
    return 0;
}

函数解析：

在提供的C语言程序中，使用了多个标准库函数，下面是对这些函数的解析：

#include <stdio.h>
- 预处理指令，用于引入标准输入输出库函数的声明。
FILE *fp = NULL;
- 声明一个指向 FILE 结构的指针 fp，用于后续操作文件。
fopen(const char *filename, const char *mode);
- 函数用于打开文件，并返回指向该文件的 FILE 指针。如果失败，返回 NULL。
- 第一个参数是文件名，第二个参数是打开模式。
fputs(const char *str, FILE *stream);
- 函数用于将字符串写入到指定的文件流中，直到遇到字符串结束符 '\0'。
fflush(FILE *stream);
- 函数用于刷新输出缓冲区，确保所有输出操作都已执行。
fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
- 函数用于在文件中移动文件位置指针。
- 第二个参数是偏移量，第三个参数 whence 指定了偏移量的计算方式：
  - SEEK_SET：从文件开头开始计算。
  - SEEK_CUR：从当前位置开始计算。
  - SEEK_END：从文件末尾开始计算。
fgets(char *str, int num, FILE *stream);
- 函数用于从指定的文件流中读取字符串，最多读取 num - 1 个字符加上一个结束符 '\0'。
printf(const char *format, ...);
- 函数用于格式化输出到标准输出（通常是屏幕）。
fclose(FILE *stream);
- 函数用于关闭指定的文件流，并释放所有与该文件相关的资源。
return -1;
- 用于从 main 函数返回一个整数值 -1，通常表示程序执行失败。
int main() { ... }
- 程序的入口点，main 函数的返回类型是 int，表示程序的退出状态。
int i;
- 声明一个整型变量 i，用于循环计数。

请注意，程序中使用 fflush(fp); 可能不是必要的，因为 fputs 在写入字符串后会自动刷新缓冲区。然而，在某些情况下，如果需要确保数据立即写入磁盘，可以使用 fflush。此外，fflush 调用在读取文件之前是不必要的，因为读取操作不会影响缓冲区的状态。

2.

程序创建两个进程，在⽗进程和⼦进程之间通过管道传递数据，⽗进程向⼦进程发送字符串“exit”表示让⼦进程退出，并且等待⼦进程返回；⼦进程查询管道，当从管道读出字符串“exit”时结束

#include <stdio.h>    // 包含用于标准输入输出的函数，如printf和scanf
#include <stdlib.h>   // 包含用于内存分配和进程控制的函数，如malloc、free、exit
#include <unistd.h>   // 包含UNIX标准函数，如read、write、fork、pipe、sleep
#include <string.h>   // 包含用于字符串操作的函数，如strcmp、strlen
#include <sys/types.h>// 包含一些基本的数据类型定义，如pid_t
#include <sys/wait.h> // 包含等待进程状态的函数，如waitpid

int main() {
    int pipefds[2];    // 声明一个整型数组，用于存储管道的文件描述符  0代表读端，1代表写端
    pid_t pid;         // 声明一个pid_t类型的变量，用于存储fork()的返回值
    char buf[5];       // 声明一个字符数组，用于从管道中读取数据
    const char *cmd = "exit";  // 声明一个字符串常量，用于存储要发送的命令

    // 使用pipe函数创建一个管道，并将文件描述符存储在pipefds数组中
    // pipe(pipefds): 这是一个调用 pipe 函数的表达式。pipe 函数用于创建一个管道（pipe），这是一种特殊的文件描述符，允许两个进程通过一个通道进行单向通信。pipefds 是一个整型数组，它将被填充为两个文件描述符：pipefds[0] 用于读取，pipefds[1] 用于写入
    if (pipe(pipefds) == -1) {
        perror("pipe"); // 如果pipe函数失败，输出错误信息
        exit(EXIT_FAILURE); // 退出程序并返回失败状态
    }

    // 使用fork函数创建一个新的进程
    pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork"); // 如果fork函数失败，输出错误信息
        exit(EXIT_FAILURE); // 退出程序并返回失败状态
    }

    if (pid == 0) {  // 如果pid为0，表示当前是子进程
        close(pipefds[1]);  // 子进程不需要写端，关闭它以避免错误
        // 从管道的读端读取数据，最多读取4个字节加一个空字符 '\0'
        read(pipefds[0], buf, sizeof(buf));
        // 如果读取的数据与cmd相同，表示接收到退出命令
        if (strcmp(buf, cmd) == 0) {
            printf("Child process received 'exit' command and will exit.\n");
        }
        close(pipefds[0]);  // 子进程操作完成后关闭读端
        _exit(EXIT_SUCCESS);  // 使用_exit立即退出子进程，不进行任何清理工作
    } else {  // 如果pid不为0，表示当前是父进程
        close(pipefds[0]);  // 父进程不需要读端，关闭它
        sleep(1);  // 让子进程先执行，这里使用1秒的睡眠时间
        // 向管道的写端写入"exit"命令，包括字符串末尾的空字符 '\0'
        write(pipefds[1], cmd, strlen(cmd) + 1);
        close(pipefds[1]);  // 写入完成后关闭写端

        // 使用waitpid等待子进程结束，这里使用0作为选项，表示等待任意一个子进程
        int status;
        waitpid(pid, &status, 0);
        // 检查子进程是否正常退出，并输出退出状态
        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("Child process exited with status %d.\n", WEXITSTATUS(status));
        }
    }

    return 0; // 父进程结束，返回0表示成功
}

函数解析

以下是代码中出现的每个函数及其解析：

pipe(pipefds):
- 功能：创建一个管道，允许一个进程（通常是子进程）与另一个进程（通常是父进程）进行单向通信。
- 参数：pipefds 是一个整型数组，用于存储管道的两个文件描述符，pipefds[0] 为读端，pipefds[1] 为写端。
- 返回值：成功时返回0，失败时返回-1。
fork():
- 功能：创建一个新的进程，子进程是父进程的副本，从fork()调用处开始执行。
- 参数：无。
- 返回值：在子进程中返回0，在父进程中返回子进程的PID，在出错时返回-1。
close(fd):
- 功能：关闭指定的文件描述符。
- 参数：fd 是要关闭的文件描述符。
- 返回值：成功时返回0，失败时返回-1。
read(fd, buf, count):
- 功能：从指定的文件描述符 fd 读取数据到缓冲区 buf，最多读取 count 个字节。
- 参数：fd 是文件描述符，buf 是存储读取数据的缓冲区，count 是要读取的字节数。
- 返回值：成功时返回实际读取的字节数，失败时返回-1，如果达到文件末尾返回0。
strcmp(str1, str2):
- 功能：比较两个字符串 str1 和 str2。
- 参数：str1 和 str2 是要比较的字符串。
- 返回值：如果 str1 小于 str2 返回小于0的值，如果 str1 等于 str2 返回0，如果 str1 大于 str2 返回大于0的值。
write(fd, buf, count):
- 功能：向指定的文件描述符 fd 写入数据，数据从缓冲区 buf 复制，写入 count 个字节。
- 参数：fd 是文件描述符，buf 是包含要写入数据的缓冲区，count 是要写入的字节数。
- 返回值：成功时返回实际写入的字节数，失败时返回-1。
sleep(seconds):
- 功能：使调用进程暂停执行指定的秒数。
- 参数：seconds 是要暂停的秒数。
- 返回值：无。
_exit(status):
- 功能：立即终止进程，并返回 status 状态值给父进程。
- 参数：status 是退出状态值，通常是一个整数值。
- 返回值：无，因为进程将被终止。
waitpid(pid, status, options):
- 功能：等待一个子进程的状态改变，可以是终止、停止或继续。
- 参数：pid 是要等待的子进程的PID，status 是指向整数变量的指针，用于存储子进程的退出状态，options 是指定等待选项的整数。
- 返回值：成功时返回子进程的PID，失败时返回-1。
WIFEXITED(status) 和 WEXITSTATUS(status):
- 功能：WIFEXITED 检查进程是否正常退出，WEXITSTATUS 获取进程的退出状态码。
- 参数：status 是从 waitpid 或其他等待函数获得的状态值。
- 返回值：WIFEXITED 在进程正常退出时返回非零值，否则返回0；WEXITSTATUS 返回进程的退出状态码。
strlen(str):
- 功能：计算字符串 str 的长度，不包括结尾的空字符 \0。
- 参数：str 是要计算长度的字符串。
- 返回值：返回字符串的长度。
perror(str):
- 功能：将当前错误消息字符串打印到标准错误输出。
- 参数：str 是要打印在错误消息前面的字符串。
- 返回值：无。

这些函数是UNIX和类UNIX系统编程中常用的库函数，用于进程控制、管道通信、文件描述符操作等。

3.

在主程序中创建两个线程mid_thread和term_thread，mid线程不断等待term线程终⽌它，并且每隔2秒打印⼀次等待的次数；term线程接受从主函数传进来的mid线程的ID。如果ID合法，就调⽤pthread_cancel 函数结束mid线程。

#include <stdio.h>      // 包含标准输入输出函数
#include <stdlib.h>     // 包含标准库函数，如exit
#include <pthread.h>    // 包含POSIX线程函数
#include <unistd.h>     // 包含UNIX标准函数，如sleep

// 全局变量，用于计数mid线程的等待次数
int count = 0;

// mid_thread 线程函数的声明
void* mid_thread_function(void* arg) {
    // 无限循环，模拟持续运行的线程
    while (1) {
        count++;           // 增加等待次数
        printf("Mid thread is waiting... Count: %d\n", count); // 打印当前等待次数
        sleep(2);          // 睡眠2秒，然后继续循环
    }
    return NULL;          // 线程函数返回NULL
}

// term_thread 线程函数的声明
void* term_thread_function(void* arg) {
    pthread_t* midThreadIdPtr = (pthread_t*)arg; // 从参数中获取指向mid线程ID的指针

    // 检查mid线程的ID是否非空且不是当前term线程自身
    if (midThreadIdPtr != NULL && *midThreadIdPtr != pthread_self()) {
        // 使用pthread_cancel终止mid线程
        pthread_cancel(*midThreadIdPtr); 
        printf("Term thread has canceled the mid thread.\n");
    }

    return NULL;          // 线程函数返回NULL
}

int main() {
    pthread_t mid, term;  // 声明两个线程的变量
    pthread_t midThreadId; // 存储mid线程的ID

    // 创建mid线程，参数依次为目标线程函数、线程属性（NULL表示默认属性）、线程函数参数（NULL）
    if (pthread_create(&mid, NULL, mid_thread_function, NULL) != 0) {
        perror("Failed to create mid thread"); // 如果创建失败，打印错误信息
        exit(EXIT_FAILURE);                   // 退出程序
    }
    midThreadId = mid; // 存储mid线程的ID

    // 创建term线程，传递mid线程的ID
    if (pthread_create(&term, NULL, term_thread_function, &midThreadId) != 0) {
        perror("Failed to create term thread"); // 如果创建失败，打印错误信息
        exit(EXIT_FAILURE);                    // 退出程序
    }

    // 主线程等待term线程结束，确保term线程有机会取消mid线程
    pthread_join(term, NULL);

    printf("Main function finished.\n"); // 打印主函数结束信息
    return EXIT_SUCCESS;                // 返回成功状态码
}

函数解析

以下是代码中出现的每个函数及其解析：

pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg):
- 功能：创建一个新线程。
- 参数：
  - thread: 指向 pthread_t 变量的指针，用于存储新创建线程的ID。
  - attr: 指向 pthread_attr_t 结构的指针，指定线程的属性（传入 NULL 表示使用默认属性）。
  - start_routine: 线程函数的入口，即新线程将执行的函数。
  - arg: 传递给线程函数的参数。
- 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。
pthread_self(void):
- 功能：返回调用线程的ID。
- 参数：无。
- 返回值：调用线程的 pthread_t 类型的ID。
pthread_cancel(pthread_t thread):
- 功能：请求取消指定的线程。
- 参数：
  - thread: 需要被取消的线程的ID。
- 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。
pthread_join(pthread_t thread, void **retval):
- 功能：等待指定线程终止。
- 参数：
  - thread: 要等待的线程的ID。
  - retval: 可选参数，指向一个指针的指针，用于存储被取消线程的退出状态。
- 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。
sleep(unsigned int seconds):
- 功能：使调用线程暂停执行指定的秒数。
- 参数：
  - seconds: 要暂停的秒数。
- 返回值：无。
printf(const char *format, ...):
- 功能：格式化输出到标准输出设备（通常是控制台）。
- 参数：
  - format: 格式字符串，定义了后续参数的输出格式。
  - ...: 可变参数列表，包含要输出的数据。
- 返回值：成功时返回打印的字符数，失败时返回负数。
perror(const char *str):
- 功能：将当前错误消息字符串打印到标准错误输出，并在字符串前面添加 str 指定的错误描述。
- 参数：
  - str: 错误描述字符串。
- 返回值：无。
exit(int status):
- 功能：立即终止程序，并返回给操作系统的状态码。
- 参数：
  - status: 状态码，EXIT_SUCCESS 通常用于表示成功，EXIT_FAILURE 表示失败。
- 返回值：无（实际上，exit 调用不会返回）。
pthread_exit(void *retval):
- 功能：终止调用线程，并返回一个退出值给 pthread_join。
- 参数：
  - retval: 退出值，可以是 NULL 或指向一个值的指针。
- 返回值：无（实际上，pthread_exit 调用不会返回）。

这些函数是多线程编程中常用的，用于线程的创建、同步、取消和状态管理。

posted @ 2024-06-30 14:04 清澈的澈阅读(14) 评论(0) 编辑收藏举报

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