实验六 进程基础

项目	内容
这个作业属于哪个课程	2021春季Linux系统与应用 (南昌航空大学 - 信息工程学院)
这个作业的要求在哪里	作业要求链接地址
学号-姓名	18043206-曾艳
作业学习目标	1、掌握Linux系统环境C语言编程概念 2、学习Linux系统进程概念

1，请举例说明静态链接库的创建与使用。

ar：静态函数库创建的命令
-c :create
-r :replace
表示当前插入的模块名已经在库中存在，则替换同名的模块;
如果若干模块中有一个模块在库中不存在，ar显示一个错误信息，并不替换其他同名的模块。

//文件名:add.c，加法
int add(int a,int b){
return a+b;
}

//文件名:sub.c，减法
int sub(int a,int b){
return a-b;
}

//文件名:main.c
#include <stdio.h>
int add(int a,int b);
int sub(int a,int b);
int main(){
printf("3 + 1 = %d\n",add(3,1));
printf("3 - 1 = %d\n",sub(3,1));
return 0;
}

2、请举例说明共享库的创建与使用。

#include <iostream>
using namespace std;
//文件名:common.h
#ifndef _COMMON_
#define _COMMON_
int add(int a,int b)
int sub(int a,int b)
#endif

开始的目录结构:

观察下面的目录结构，与开始的目录结构对比:

(1)创建共享库

(2)使用自己的共享库
方式一:指定相对路径
方式二:只给链接器动态库名称(若要正常实现，后面必须添加一个环境变量)

3、 编程实现一个简单文件复制命令。(文件I/O)

man命令简介:
man是manual（手册）的缩写，使用man这个命令可以调阅其中的帮助信息
man的使用方法:
使用命令"man [N] passwd"其中N（1-9，n）参数指定手册页的类型
-a：在所有的man帮助手册中搜索 
-f：显示给定关键字的简短描述信息
-P：指定内容时使用分页程序
-M：指定man手册搜索的路径

#include <unistd.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h> 
#define BUFFERSIZE 4096 
int main(int argc, char* argv[]) { 
	if (argc != 3) {
		printf("usage:\n mycp src dst\n"); 
		return 1;
	}
	int srcfd = open(argv[1], O_RDONLY); 
	if (srcfd == -1) { 
		perror("open"); 
		return 1; 
	}
	int dstfd = open(argv[2], O_CREAT | O_WRONLY, 0666);
	if (dstfd == -1) { 
		close(srcfd);
		perror("open"); 
		return 1; 
	}
	int len = 0; 
	char buffer[BUFFERSIZE] = {0};
	while((len = read(srcfd, buffer, BUFFERSIZE)) > 0) { 
		if (write(dstfd, buffer, len) != len) { 
			perror("write error");
        	return 1;
		} 
	}
	if (len < 0) { 
		perror("read error"); 
		return 1;
		}
	close(srcfd); // 关闭文件 
	close(dstfd); 
	return 0; 
}

比较复制前后文件的异同:

4、使用 fork 创建一个子进程，进程创建成功后父子进程分别输出不同的内容。

fork函数简介
(1)依赖的头文件 #include <unistd.h>
(2)fork的原理和概念:
fork子进程就是从父进程拷贝一个新的进程出来，子进程和父进程的进程ID不同，但用户数据一样。
(3)父进程和子进程
执行fork函数后有2种返回值:
对于父进程，返回的是子进程的PID（即返回一个大于0的数字）;
对于子进程，则返回0，所以我们可以通过pid这个返回值来判断当前进程是父进程还是子进程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	pid_t pid;
	printf("[%d]:Begin! \n",getpid());
	fflush(NULL);
	pid = fork();
	if(pid<0)
	{
		perror("fork()");
		exit(1);
	}
	else if(pid > 0)
	{
		printf("[%d]:Parent process if working!\n",getpid());
	}
	else
	{
		printf("[%d]:Child process if working!\n",getpid());
	}
	printf("[%d]:Finish!\n",getpid());
	return 0;
}

全缓冲:
全缓冲指的是系统在填满标准IO缓冲区之后才进行实际的IO操作;
注意，对于驻留在磁盘上的文件来说通常是由标准IO库实施全缓冲。
行缓冲:
在这种情况下，标准IO在输入和输出中遇到换行符时执行IO操作;
注意，当流涉及终端的时候，通常使用的是行缓冲。

删除fflush(NULL);//查看运行结果区别
./fork1 > /tmp/out 输出结果删除后子程序工作前多个 Begin!

进一步删除15行 \n ,查看运行结果区别
删除后 Begin! 与 父进程、子进程间不换行

5、 使用fork创建多个子进程。

int i; 
pid_t pid; 
for (i = 0; i < 3; i++) 
pid = fork();

上面代码段会产生多少子进程？

2^3-1=7
产生7个子进程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	int i;
	pid_t pid;
	printf("[%d] Begin! \n",getpid());
	for (i = 0;i < 3; i++)
	{
		if((pid = fork()) ==0 )
			break;
	}
	if(pid<0)
	{
		perror("fork()");
		exit(1);
	}
	else if(pid > 0)
	{
		printf("[%d] Parent process is working!\n",getpid());
	}
	else
	{
		printf("[%d] Child process %d is working!\n",getpid(),i);
	}
	return 0;
}

使用sleep函数简单控制进程输出顺序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	int i;
	pid_t pid;
	printf("[%d] Begin! \n",getpid());
	for (i = 0;i < 3; i++)
	{
		if((pid = fork()) ==0 )
			break;
	}
	if(pid<0)
	{
		perror("fork()");
		exit(1);
	}
	else if(pid > 0)
	{
		sleep(3);
		printf("[%d] Parent process is working!\n",getpid());
	}
	else
	{
		sleep(i);
		printf("[%d] Child process %d is working!\n",getpid(),i+1);
	}
	return 0;
}

6、在 fork 之前以写的方式创建了一个文件 test.txt。然后 fork 出的子进程立即向文件中写入“world”，然后睡眠5秒。而父进程在 fork 后睡眠3秒后向 test.txt 写入 "hello"，并关闭描述符。子进程恢复后，又向 test.txt 文件中写入 "lalala"后关闭描述符，结束。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main() {
	int fd = open("test.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0664);
	if (fd == -1){
		perror("open");
		return 1;
	}
	printf("I'm father\n");
	printf("before fork\n");
	pid_t pid = fork();
	if (pid > 0){
	sleep(3);
	printf("I'm father; I'm writing test.txt...\n");
	write(fd, "hello", 5);
	close(fd);
	}
	else if (pid ==0){
	printf("I'm child; I'm writing test.txt...\n");
	write(fd, "world", 5);
	sleep(5);
	write(fd, "lalala", 7);
	close(fd);
	}
	else {
		perror("fork");
		return 1;
	}
	return 0;
}

7、分别在主函数中使用
execvp 启动 ls 命令以及使用 fork 函数产生子进程调用 execvp 启动 ls 。

程序调用execvp,实现一个程序运行另一个程序

(1)使用execvp启动ls命令

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	char* argv[] = {"ls","-l",NULL};
	if (execvp("ls",argv) == -1){
	perror("exec");
	return 1;
	}
	return 0;
}

(2)使用fork函数产生子进程调用execvp启动ls

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
	char* argv[] = {"ls","-l",NULL};
	pid_t pid = fork();
	if (pid > 0){
		printf("I'm father\n");
	}
	else if (pid == 0) {
		printf("I'm child\n");
		if (execvp("ls",argv) == -1){
			perror ("exec");
			return 1;
		}
	}
	else {
		perror("fork");
		return 1;
	}
	return 0;
}

8、创建5个僵尸进程，并在终端通过 ps axf 命令查看僵尸进程信息。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
	printf("before fork\n");
	pid_t pid, n = 5;
	while(n--) {
		pid = fork();
		if (pid == 0)
			break;
		else if (pid < 0){
			perror("fork");
			return 1;
		}
	}
	if (pid == 0) {
	printf("hello, I'm child %d; my father is %d\n", getpid(),getppid());
	//getpid()  获取当前进程的pid
	//getppid() 获取当前进程的父进程的pid
	return 0;
	}
	while(1) {
		sleep(3);
		printf("hello, I'm father %d\n", getpid());
	}
	return 0;
}

ps axf		显示进程见关联的树状结构图
另开一终端输入	ps axf	查看僵尸进程,显示如下:

9、 通过 wait 来清理僵尸进程。

wait（等待子进程中断或结束）
(1)表头文件:
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
(2)定义函数: pid_t wait (int * status);
(3)函数说明:
wait()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait()时子进程已经结束,则wait()会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status 返回,而子进程的进程识别码也会一快返回。如果不在意结束状态值,则参数status可以设成NULL。
(4)返回值:
如果执行成功则返回子进程识别码(PID)，如果有错误发生则返回-1,失败原因存于errno 中。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main() {
	printf("before fork\n");
	pid_t pid, n = 5;
	while(n--) {
		pid = fork();
		if (pid == 0)
			break;
		else if (pid < 0) {
			perror("fork");
			return 1;
		}
	}
	if (pid == 0) {
		printf("hello, I'm child %d;my father is %d\n",getpid(),getppid());
		return 0;
	}
	while(1) {
		sleep(3);
		pid = wait(NULL);
		if (pid == -1) {
			perror("wait");
			sleep(10);
			printf("I'm father %d;I have wiped out all zombies\n",getpid());
			return 1;
		}
		printf("Hello, I'm father %d; child %d exit\n",getpid(),pid);
	}
	return 0;
}

10、 父进程通过 waitpid 函数等待特定子进程结束，若该子进程不结束，父进程一直阻塞。

waitpid
(1)函数功能:用来等待某个特定进程的结束
(2)函数原型:
    pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
(3)参数:
    status如果不为空,会把状态信息写到它指向的位置
    options允许改变waitpid的行为,最有用的一个选项是WNOHANG,它的作用是防止waitpid把调用者的执行挂起.
(4)返回值:成功返回等待子进程的pid,失败返回-1

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
void handler(int sig)
{
	pid_t pid;
	while ((pid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG)) > 0)
	{
		printf("wait child sucess : %d\n",pid);
		
	}
}
int main()
{
	signal(SIGCHLD,handler);
	pid_t pid = fork();
	if (pid == 0)
	{
		printf("child1 pid : %d\n",getpid());
		sleep(3);
		exit(1);
	}
	pid_t pid2 = fork();
	if (pid2 == 0)
	{
		printf("child2 pid2 : %d\n",getpid());
		sleep(5);
		exit(2);
	}
	pid_t pid3 = fork();
	if (pid3 == 0)
	{
		printf("child3 pid3 : %d\n",getpid());
		sleep(7);
		exit(3);
	}
	printf("father pid : %d\n",getpid());
	while (1)
	{
		printf("father do self\n");
		sleep(1);
	}
	return 0;
}