进程(下),信号

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220
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@ -297,3 +297,223 @@ pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)
WIFEXITED(status) 如果子进程是正常终止的,取出的字段值非零
WEXITSTATUS(status) 返回子进程的退出状态,退出状态保存在 status 变量的 8~16 位低位的第2个字节。在用此宏前应先用宏 WIFEXITED 判断子进程是否正常退出,正常退出才可以使用此宏。
```
## 三、进程(下),信号
### 3.1 ps ja 查看进程状态
```
a 显示终端上的所有进程,包含其他用户的进程
j 显示父进程号、进程组号、会话号sid等信息
```
### 3.2 进程控制
```
#include <unistd.h>
_exit(int status_value) 进程的终止及状态值
#include <stdlib.h>
int atexit(void (*function)(void)); 退出清理回调
pid_t vfork(void) 创建新进程但不复制父进程的内存空间,且子进程先执行
进程替换: 不会创建新的进程,只是将进程中执行的程序替换成新的程序
#include <unistd.h>
int execl(const char *pathname,const char *arg0,…,NULL);
int execlp(const char *filename,const char *arg0,…, NULL);
int execle(const char *pathname,const char *arg0,…,NULL, char *const envp[]);
int execv(const char *pathname, char *const argv[]);
int execvp(const char *filename, char *const argv[]);
int execve(const char *pathname, char *const argv[],char *const envp[])
基于fork+exec执行外部命令或程序
#include <stdlib.h>
int system(const char *command);
```
### 3.3 进程间通信方式
**进程间通信功能:**
```
数据传输: 一个进程需要将它的数据发送给另一个进程。
资源共享: 多个进程之间共享同样的资源。
通知事件: 一个进程需要向另一个或一组进程发送消息,通知它们发生了某种事件。
进程控制: 有些进程希望完全控制另一个进程的执行(如 Debug 进程),此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有操作,并能够及时知道它的状态改变。
```
Linux 操作系统支持的主要进程间通信的通信机制:
```
UNIX 信号、无名管道、有名管道、Socket
System V/POSIX: 消息队列、共享内存、信号量
```
### 3.4 信号
信号是**软件中断**,它是在软件层次上对中断机制的一种模拟,是一种异步通信的方式。
每个信号的名字都以字符 SIG 开头, 命令:`kill -l`查看所有信号
信号的基本操作
```
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int signum);
int raise(int signum);
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
int pause(void); 将调用进程挂起直至捕捉到信号为止
#include <stdlib.h>
void abort(void); 向进程发送一个 SIGABRT无法阻塞的信号默认情况下进程会退出。
```
**处理信号**
> 程序中可用函数 signal()改变信号的处理方式。
```
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int)
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
```
注册信号处理函数(<font color=red>不可用于 SIGKILL、SIGSTOP 信号</font>),即确定收到信号后处理函数的入口地址。
handler 的取值:
```
忽略该信号: SIG_IGN
执行系统默认动作: SIG_DFL
自定义信号处理函数: 信号处理函数名
```
返回值:
```
成功:返回函数地址,该地址为此信号上一次注册的信号处理函数的地址。
失败:返回 SIG_ERR
```
> 使用 sigaction()处理信号时,必须在第一行声明宏 :
>
> #define \_XOPEN_SOURCE 700
```
#include <signal.h>
int sigaction(int signum,
const struct sigaction *act,
struct sigaction *oldact);
```
参数:
```
signum要操作的信号。
act 要设置的对信号的新处理方式(传入参数)。
oldact原来对信号的处理方式传出参数
如果 act 指针非空,则要改变指定信号的处理方式(设置),如果 oldact 指针非空,则系统将此前指定信号的处理方式存入 oldact 可以为NULL。
```
返回值: 成功0 失败:-1
```
struct sigaction
{
void (*sa_handler)(int); //旧的信号处理函数指针
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //新的信号处理函数指针
sigset_t sa_mask; //信号阻塞集
int sa_flags; //信号处理的方式
void (*sa_restorer)(void); //已弃用
};
```
1sa_handler、sa_sigaction信号处理函数指针和 signal() 里的函数指针用法一样,应根据情况给 sa_sigaction、sa_handler 两者之一赋值,其取值如下:
```
a) SIG_IGN忽略该信号
b) SIG_DFL执行系统默认动作
c) 处理函数名:自定义信号处理函数
```
2. sa_mask信号阻塞集在信号处理函数执行过程中临时屏蔽指定的信号。
3. sa_flags用于指定信号处理的行为通常设置为 0表使用默认属性。它可以是以下值的“按位或”组合
```
SA_RESTART使被信号打断的系统调用自动重新发起已经废弃
SA_NOCLDSTOP使父进程在它的子进程暂停或继续运行时不会收到 SIGCHLD 信号。
SA_NOCLDWAIT使父进程在它的子进程退出时不会收到 SIGCHLD 信号,这时子进程如果退出也不会成为僵尸进程。
SA_NODEFER使对信号的屏蔽无效即在信号处理函数执行期间仍能发出这个信号。
SA_RESETHAND信号处理之后重新设置为默认的处理方式。
SA_SIGINFO使用 sa_sigaction 成员而不是 sa_handler 作为信号处理函数
```
信号处理函数:
```
void(*sa_sigaction)(int signum, siginfo_t *info, void *context);
参数说明:
signum信号的编号。
info记录信号发送进程信息的结构体。
context可以赋给指向 ucontext_t 类型的一个对象的指针,以引用在传递信号时被中断的接收进程
```
### 3.5 可重入函数
> 可重入函数是指函数可以由多个任务并发使用,而不必担心数据错误。
编写可重入函数:
```
1、不使用返回静态的数据、全局变量除非用信号量互斥
2、不调用动态内存分配、释放的函数。
3、不调用任何不可重入的函数如标准 I/O 函数)。
```
### 3.6 信号集
在 PCB 中有两个非常重要的信号集。一个称之为“阻塞信号集”,另一个称之为“未决信号集”。 这两个信号集都是内核使用位图机制来实现的。但操作系统不允许我 们直接对其进行位操作。而需自定义另外一个集合,借助信号集操作函数来对 PCB 中的这两个信号集进行修改。
<font color=blue><b>信号集是用来表示多个信号的数据类型。</b></font>
信号集数据类型: `sigset_t`
信号集相关的操作主要有如下几个函数:
```
#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigismember(const sigset_t *set,int signum);
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);
int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
```
### 3.7 信号阻塞集
创建一个阻塞集合
```
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset)
```
参数how信号阻塞集合的修改方法
```
SIG_BLOCK向信号阻塞集合中添加 set 信号集
SIG_UNBLOCK从信号阻塞集合中删除 set 集合
SIG_SETMASK将信号阻塞集合设为 set 集合
```

11
day3/d1.c Normal file
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@ -0,0 +1,11 @@
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 获取当前程序执行的终端名称
// 0 是标准输入设备
printf("终端名: %s, 进程号: %d, 父进程号: %d, 进程组号: %d\n", ttyname(0), getpid(), getppid(), getpgid(0));
return 0;
}

11
day3/d10.c Normal file
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@ -0,0 +1,11 @@
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// int ret = system("ls -l");
// int ret = system("./d7");
int ret = system(argv[1]);
printf("ret = %d\n", ret);
return 0;
}

33
day3/d2.c Normal file
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@ -0,0 +1,33 @@
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) // 子进程
{
printf("子进程 %d 立即结束\n", getpid());
sleep(2); // 休眠 2 秒
// return 10;
_exit(12);
}
else if (pid > 0) // 父进程
{
printf("父进程 %d 运行中\n", getpid());
// 回收资源 (wait/waitpid) ,不然子进程资源依然占用
int status;
// int pid2 = wait(&status);
waitpid(pid, &status, 0);
// 右移 8 位为状态值
// printf("%d 子进程返回的状态值: %d\n", pid, (status & 0xff00) >> 8);
if (WIFEXITED(status))
{
printf("%d 子进程返回的状态值: %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
}
}
return 0;
}

40
day3/d3.c Normal file
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@ -0,0 +1,40 @@
// 请分析如下程序如何实现创建2个子进程 第一个子进程输出ABC, 第二子进程输出 DEF。
// 做法二
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h> // atexit
void clearAll1()
{
printf("%d 清退资源1...\n", getpid());
}
void clearAll2()
{
printf("%d 清退资源2...\n", getpid());
}
int main(int argc, char *argv[])
{
atexit(clearAll1); // 清退,退出前执行
atexit(clearAll2);
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
sleep(5);
printf("%d 子进程结束\n", getpid());
// atexit(clearAll); // 清退,退出前执行,子进程无法清退
_exit(1);
}
else if (pid > 0)
{
// atexit(clearAll); // 清退,退出前执行
wait(NULL); // 等待子进程
printf("主进程 %d 结束\n", getpid());
}
return 0;
}

28
day3/d4.c Normal file
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@ -0,0 +1,28 @@
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h> // atexit
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
int num = 10;
// vfork 子进程和父进程会共享内存
pid_t pid = vfork();
if (pid == 0)
{
// 子进程
num += 10;
printf("%d 子进程 num=%d\n", getpid(), num);
_exit(0); // 回收资源退出
}
else if (pid > 0)
{
// 父进程
printf("%d 父进程 num=%d\n", getpid(), num);
}
return 0;
}

35
day3/d5.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,35 @@
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h> // atexit
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// vfork 子进程和父进程会共享内存
pid_t pid = vfork();
if (pid == 0)
{
// 子进程
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d vfork的子进程 i=%d\n", getpid(), i);
sleep(1);
}
_exit(0); // 回收资源退出; vfork创建的子进程结束后才会执行父进程
}
else if (pid > 0)
{
// 父进程
while (1)
{
printf("%d 父进程 \n", getpid());
sleep(1);
}
}
return 0;
}

42
day3/d5_2.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,42 @@
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h> // atexit
#include <fcntl.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
pid_t pid = vfork();
if (pid == 0)
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
// vfork 子进程和父进程会共享内存
pid = vfork();
if (pid == 0)
{
// 子进程
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d vfork的子进程 i=%d\n", getpid(), i);
sleep(1);
}
_exit(0); // 回收资源退出; vfork创建的子进程结束后才会执行父进程
}
}
}
else if (pid > 0)
{
// 父进程
while (1)
{
printf("%d 父进程 \n", getpid());
sleep(1);
}
}
return 0;
}

21
day3/d6.c Normal file
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@ -0,0 +1,21 @@
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("当前进程号: %d\n", getpid());
// 执行 ls 命令
// int ret = execl("/bin/ls", "ls", "-l", "../", NULL);
int ret = execlp("ls", "ls", "-l", "./", NULL);
// 执行 d5 程序
// int ret = execl("./d5", "d5", NULL);
// int ret = execlp("./d5", NULL);
if (ret == -1)
{
perror("execl"); // 只有错误才会返回
}
return 0;
}

15
day3/d7.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,15 @@
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // getenv 获取环境变量
int main()
{
// 读取 d8 中的环境变量值
// 读取环境变量 PYTHON_HOME
char *JAVA_HOME = getenv("JAVA_HOME");
printf("JAVA_HOME: %s\n", JAVA_HOME);
char *PYTHON_HOME = getenv("PYTHON_HOME");
printf("PYTHON_HOME: %s\n", PYTHON_HOME);
return 0;
}

15
day3/d8.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,15 @@
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
// 环境变量动态设置,用于 d7 的读取
char *env[] = {"JAVA_HOME=/opt/java", "PYTHON_HOME=/opt/python", NULL};
int ret = execle("./d7", "d7", NULL, env);
if (ret == -1)
{
perror("./d7");
}
return 0;
}

View File

@ -0,0 +1,48 @@
// 信号集问题
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <signal.h>
#include <errno.h>
// #include <sigset.h>
// 定义一个宏,用于检查信号编号是否有效
#define _NSIG 64
#define NSIG _NSIG
#define SIGBAD(signo) ((signo) <= 0 || (signo) >= NSIG)
// 向信号集中添加一个信号
int sigaddset(sigset_t *set, int signo)
{
// 检查信号编号是否有效
if (SIGBAD(signo))
{
errno = EINVAL; // 设置错误码为无效参数
return (-1); // 返回错误
}
*set |= 1 << (signo - 1); /* 将对应位设置为1 */
return (0); // 返回成功
}
// 从信号集中删除一个信号
int sigdelset(sigset_t *set, int signo)
{
// 检查信号编号是否有效
if (SIGBAD(signo))
{
errno = EINVAL; // 设置错误码为无效参数
return (-1); // 返回错误
}
*set &= ~(1 << (signo - 1)); /* 将对应位设置为0 */
return (0); // 返回成功
}
// 检查一个信号是否在信号集中
int sigismember(const sigset_t *set, int signo)
{
// 检查信号编号是否有效
if (SIGBAD(signo))
{
errno = EINVAL; // 设置错误码为无效参数
return (-1); // 返回错误
}
return ((*set & (1 << (signo - 1))) != 0); // 返回信号是否在信号集中
}

15
day3/t11.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,15 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
// kill 案例:组合搭配 t12 使用
int main()
{
fork();
printf("%d 组ID(%d) 努力工作中...\n", getpid(), getpgid(0));
while (1)
;
return 0;
}

19
day3/t12.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,19 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
// kill 案例
int main()
{
// -3493 干掉 3493 进程组的所有进程
int s = kill(-3493, SIGKILL);
if (s == -1)
{
perror("kill");
return 1;
}
printf("kill result: %d\n", s);
return 0;
}

28
day3/t13.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,28 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
// kill 案例
int main()
{
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
while (1)
{
printf("%d 玩一会游戏\n", getpid());
sleep(2);
}
}
else if (pid > 0)
{
printf("%d 子进程正在学习\n", pid);
sleep(5);
kill(pid, SIGKILL);
printf("主进程 %d 干掉了子进程 %d \n", getpid(), pid);
}
return 0;
}

25
day3/t14.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,25 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid == 0)
{
// 子进程
printf("10 秒后子进程退出\n");
int s = alarm(10); // 第一次调用, s 返回 0
printf("alarm s is %d\n", s);
sleep(3);
s = alarm(10);
printf("alarm s is %d\n", s);
while (1)
;
}
return 0;
}

35
day3/t15.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,35 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
// 定时器的使用 alarm 函数的使用
void alarm_handle(int sig)
{
printf("接收到了 SIGALRM(%d) 信号\n", sig);
}
int main()
{
struct itimerval new_value;
// 首次触发信号的时间
new_value.it_value.tv_sec = 5; //5秒后发送信号
new_value.it_value.tv_usec = 0; //微秒
// 之后每次触发信号的时间
new_value.it_interval.tv_sec = 1; //每隔1秒发送信号
new_value.it_interval.tv_usec = 0;
// 注册信号处理函数
signal(SIGALRM, alarm_handle); //注册信号处理函数
// 信号处理函数的注册方式
setitimer(ITIMER_REAL, &new_value, NULL); //设置定时器
while (1)
; //程序进入死循环,等待信号
return 0;
}

16
day3/t16.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,16 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h> // sleep
// 信号处理函数 raise 的使用
int main()
{
printf("2 秒之后 kill 本进程\n");
sleep(2);
// 可以发出中断的信号有: SIGINT, SIGQUIT, SIGTERM, SIGKILL
raise(SIGALRM); // 退出信号
sleep(10);
printf("本进程不会进行到这里 \n");
return 0;
}

16
day3/t17.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,16 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h> // sleep
#include <stdlib.h>
// 信号处理函数 SIGINT 信号处理函数
int main()
{
printf("2 秒之后中断本进程\n");
sleep(2);
printf("不会执行到这里\n");
raise(SIGINT); // 向本进程发送 SIGINT 信号
abort(); //结束进程之前, 刷新缓冲区,关闭所有的文件描述符(0/1/2)
return 0;
}

18
day3/t18.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,18 @@
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h> // sleep
int main()
{
printf("2秒后挂起, 等待信号 SIGINT\n");
sleep(2);
if (f = pause() == -1)
{
printf("pause error\n");
}
else
{
printf("pause return\n");
}
}

30
day3/t19.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,30 @@
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void handler(int sig)
{
printf("sig is %d, handler ...\n", sig);
// exit(0);
}
int main()
{
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = handler;
sigfillset(&sa.sa_mask);
// sa.sa_flags = 0;
// 信号只能被处理一次,下次恢复默认行为
// sa.sa_flags |= SA_RESETHAND; // 重置默认的信号处理行为
sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
while (1)
;
return 0;
}

48
day3/t20.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,48 @@
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
void show(int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
{
// printf("%d 进程 -> %d\n", getpid(), i);
char buf[32];
sprintf(buf, "%d 进程 -> %d\n", getpid(), i);
/*
#define STDIN_FILENO 0 // Standard input.
#define STDOUT_FILENO 1 // Standard output.
#define STDERR_FILENO 2 // Standard error output.
*/
write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));
sleep(1);
}
}
int main()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
show(i + 1);
_exit(0);
}
}
while (1)
{
int status;
int pid = waitpid(0, &status, WUNTRACED);
if (pid == -1)
{
break;
}
printf("%d 子进程结束\n", pid);
}
return 0;
}

47
day3/t21.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,47 @@
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
// 定义一个信号集
sigset_t set;
// 所有信号填充到信号集
// sigfillset(&set);
// printf("SIGINT in set ? %d\n", sigismember(&set, SIGINT));
// 清空set集
sigemptyset(&set);
printf("SIGINT in set ? %d\n", sigismember(&set, SIGINT));
// 将SIGINT添加到set集合中 (Ctrl+C触发中断信号终止进程)
sigaddset(&set, SIGINT);
// 将SIGTSTP添加到set集和中 (终端停止信号)
sigaddset(&set, SIGTSTP);
if (sigismember(&set, SIGINT))
{
printf("SIGINT是在set集合中\n");
}
else
{
printf("SIGINT不在set集合中\n");
}
// 将SIGINT从集合中删除
sigdelset(&set, SIGINT);
if (sigismember(&set, SIGINT))
{
printf("SIGINT是在set集合中\n");
}
else
{
printf("SIGINT不在set集合中\n");
}
return 0;
}

11
day3/test_execve.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,11 @@
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
char *const argv[] = {"ls", "-l", NULL};
char *const envp[] = {"PATH=/usr/local/bin", "TERM=vt100", NULL};
execve("/bin/ls", argv, envp);
return 0;
}

31
day3/test_pause.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,31 @@
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork");
exit(1);
}
else if (pid > 0) // 父进程的代码
{
printf("这是父进程\n");
// 使用 pause 阻塞等待捕捉信号
pause();
}
else // 子进程的代码区
{
printf("这是子进程\n");
sleep(3);
kill(getppid(), SIGINT);
}
return 0;
}

38
day3/test_sigaction.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,38 @@
#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void sigint_handler(int signum)
{
printf("捕捉到 SIGINT 信号,程序即将退出。\n");
exit(0);
}
int main()
{
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = sigint_handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sigaddset(&sa.sa_mask, SIGINT);
sigfillset(&sa.sa_mask);
// sa.sa_flags = 0;
sa.sa_flags |= SA_RESETHAND; // 重置默认的信号处理行为
if (sigaction(SIGINT, &sa, NULL) == -1)
{
perror("sigaction");
exit(1);
}
printf("程序运行中,按 Ctrl+C 发送 SIGINT 信号退出。\n");
while (1)
{
// 程序持续执行
sleep(1);
}
return 0;
}