实验六 进程基础

2022-10-23 11:14:49

 

项目 内容
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学号-姓名 17113233—杨超然
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。

实验内容

1.请举例说明静态链接库的创建与使用。

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创建静态库及使用步骤：
1.vim add.c /vim sub.c /vim main.c ;创建.c文件
2.gcc -c static add.c -o add.o     ;将.c生成.o 文件
3.ar -r lib库名.a add.o             ;使用ar工具制作静态库
4.gcc main.o libbase.a -o app      ;编译静态库到可执行文件中
5../app                            ;执行app文件

2.请举例说明共享库的创建与使用。

初始目录

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进入src目录，在lib目录下生成libbase.so文件，即创建共享库

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 使用自己的共享库

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方法一：指定一个相对路径

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方法二:告诉链接器动态库的名字，添加一个环境变量LD_LIBRARY_PATH=../lib 。  /lib是libbase.so所在路径

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3.编程实现一个简单文件复制命令。

i/o文化复制命令代码：
#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; 
}

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 逐行比较copy.c与ctest.c的异同

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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。

#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;
}

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3中情况:
>0 : 本体（调用 fork 的那个进程），这个值，是分身（子进程）的 id 号。
=0：分身（子进程）
=−1：分身失败

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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。

 ./fork1即结果直接输出在屏幕上，出现了一个Begin,而将结果定向到tmp 文件Begin出现了两次?
 解：原因在于 printf 这个函数，它是带缓冲区的！
 1.结果没有定向到tem文件时，printf 接收到字符串后，首先把字符串复制到一个 char 数组（缓冲区）里，当这个数组遇到了特定的字符，比如 ‘\n’ 字符，回车或者装满等等，就会立即把字符写到屏幕终端上。
 2.结果定向到tmp文件时，printf 函数遇到 ‘\n’ 字符，并不会立即把字符写到文件里，printf 里的缓冲区数据还没来得及被刷新到 tmp 文件里，就被 fork 函数复制了，同时，printf 的缓冲区也被复制了一模一样的一份出来。

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 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？
答：2^3-1=7  ；产生7个子进程

代码：
#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;
}

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编译生成.o文件

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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 if working!\n",getpid());
	}
	else
	{
		sleep(i);
		printf("[%d] Child process if working!\n",getpid(),i+1);
	}
	return 0;
}
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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 chlid; I'm writing test.txt...\n");
                 write(fd,"world", 5);
                 sleep(5);
                 write(fd, "lalala", 6);
                 close(fd);
        }
        else
        {
                perror("open");
                return 1;
        }
        return 0;
}

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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。

(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;
}

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(2)使用fork函数产生子进程调用execvp启动ls命令:

#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;
}

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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;
}

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 在终端中新建一个窗口，输入：ps axf //显示进程见关联的树状结构图

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9.通过wait来清理僵尸进程。

#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;
}

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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;
}

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