Unix环境编程-进程

 

一、主要内容：

1．进程如何启动和退出的（main函数，初启函数，exit函数，atexit函数）。

（1）．Linux创建进程的唯一方法就是利用shell的fork系统调用。

（2）．编译C程序时，连接器会将初启函数和main函数一起装入内存形成可执行文件，指定该初起函数为该初启函数的开始执行点。

（3）．初启函数负责从UNIX SHELL获得命令行参数和系统的环境变量，将它们组织成main函数需要的形式，并调用main函数。

（4）．当C程序从main返回时，初启函数负责调用exit函数中止进程。

       （5）．初启函数也是由shell创建的。也是shell的子进程。

 

2．命令行参数

       （1）．命令行参数分为两种，一种是选项参数，如-l –u 。一种是非选项参数，大多是文件名或路径名。

       （2）．对于系统，程序得到命令行参数有两种办法。

通过初起函数得到。

由父进程传递给子进程。

(3)．对于程序，程序得到命令行参数的唯一方法是通过argc,argv.

(4)．当参数个数固定或所以的参数都可按相同的方式理解，可直接用argc,argv获得。

(5)．当参数有选项参数和非选项参数混合时，可使用getopt函数对选项参数进行逐一扫描，实现区分。但必须对选项参数进行语法约定。

(6)．选项参数的约定有：

（一）   选项参数必须以”-“开头。

（二）   当选项不需要值的时候可以连着写。

（三） 选项参数必须写在它的非选项参数之前。

 

二、命令行参数

1.

名称:：	getopt
功能：	扫描选项参数
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	int getopt(int argc,char *const argv[],const char *optstring);
参数：	argc argv opestring 选项参数
返回值：

 

   

 

 

 

 

 

 

 

getopt( )用来分析命令行参数。参数argc和argv是由main( )传递的参数个数和内容。参数optstring 则代表欲处理的选项字符串。

返回值:如果找到符合的参数,则返回此参数字母.如果参数不包含在参数optstring 的选项字母,则返回字符，分析结束则返回-1

 

getopt(argc,argv,”islf”);

./a.out –i –x –l –s file1

 

如果在一个选项后面有“：”，那么该选项后面必须带有值。

getopt(argc,argv,”is:lf”);

 

和getopt有关的4个全局变量

1．  opterr

当opterr等于0的时候，遇到非法的选项字符时，或者选项要求有值而缺省时，它会打印“？”。缺省时opterr是等于0的。

当opterr不等于0的时候，遇到非法的选项字符时，或者选项要求有值而缺省时，它会打印一条出错信息到标准输出。

还有一种情况时，第三个参数的开头是一个“：”，可以通过opterr区分它是因为遇到非法的选项字符（返回”？”），还是选项要求有值而缺省出错(返回“:”)。 如：

getopt(argc,argv,”:ls:if”);

./a.out –i –f –s –l file1

2.optopt——一但出现两种异常的时候，optopt会把它出错信息存储起来。

3. optind——argv存放下一个要处理元素的索引，初值为1。

4.optarg——若选项要求有值需接收值，optarg指向选项的值。

 

/7_1.c #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h>   main(int argc,char *argv[]) { int c;   while((c=getopt(argc,argv,”:d:s:))!=-1) {     switch(c)     {         case ‘d’:               printf(“d\n”);               printf(“%s\n”,optarg);               break;         case ‘s’:               printf(“s\n”);               printf(“%s\n”,optarg);               break;         case ‘?’:               printf(“?\n”);               break;         case ’:’:               printf(“:\n”);               break;         default:               printf(“default”);      } } exit(0); }

 

三、终止进程

1．

名称:：	exit/_exit
功能：	终止一个进程
头文件：	#include <stdlib.h> (exit) #include <unistd.h>（_exit）
函数原形：	void exit(int status)； void _exit(int status);
参数：	status  终止状态
返回值：	无

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

exit和_exit函数用于正常终止一个程序：_exit立即进入内核，exit则先执行一些清除处理，然后进入内核。

exit函数总是执行一个标准I/O库的清除关闭操作，对于所有打开流调用fclose函数，把所缓存中的所有数据都写到文件中。

exit和_exit函数都带一个参数，称为终止状态，大多数UNIX Shell都提供检查一个进程终止状态的方法。

 

2．

名称:：	atexit
功能：	register a function to be called at normal program termination.
头文件：	#include <stdlib.h>
函数原形：	int atexit(void（*function）(void));
参数：	function   函数的地址
返回值：	若成功则为0，否则不为0。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一个函数可以最多登记32个函数，这些函数将由exit自动调用，我们称这些函数为终止处理函数，用stexit登记它们。

其中，atexit的参数是一个函数地址，当调用此函数时无需向它传递任何参数，也不期望它返回一个值。exit以登记这些函数的相反顺序调用它们。同一函数如若登记多次，则也被调用多次。

exit首先调用各终止处理函数，然后按需多次调用fclose关闭所有打开流。

下面是一个实例：

/*7_2.c*/ #include <stdlib.h> #include <stdio.h>   static void exit1(void); static void exit2(void);   int main() { if(atexit(exit1)!=0)     printf(“can’t register exit 1” ); if(atexit(exit2)!=0)     printf(“can’t register exit 2” ); pritnf(“main is done\n”); return(0); }   static void exit1(void) { pritnf(“first exit handler\n”); }   static void exit2（void） { pritnf(“second exit handler\n”); }

 

四、进程空间

3．

名称:：	malloc/calloc/realloc/free
功能：	allocate and free dynamic memory
头文件：	#include <stdlib.h>
函数原形：	void *calloc(size_t nmemb,size_t size); void *malloc(size_t size) void *realloc(void *ptr,size_t size); void free(void *ptr);
参数：	size   存储区大小 nmemb 指定的对象 ptr     指向存储区的指针
返回值：	若成功则返回非空指针，否则返回NULL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

malloc分配制定字节的存储区，此存储区的初始值不能确定。

calloc为指定的对象分配能容纳其指定个数的存储空间。

realloc更改以前分配的存储区大小。

free释放分配的存储区。

realloc使我们可以增减以前分配区的长度。如果在该存储区后有主够的空间可供扩充，则可在原存储区位置上向高地址方向扩充，如果在原存储区没有足够的空间，则realloc分配另一个足够大的存储区。通常分配存储空间比实际的要大一些，额外的空间用来记录管理信息——分配块的长度。指向下一个分配块的指针等等。

 

4．

名称:：	alloca
功能：	memory allocator
头文件：	#include <alloca.h>
函数原形：	void *alloca(size_t size);
参数：	size   存储区大小
返回值：	若成功则返回非空指针，否则返回NULL

 

 

 

 

 

 

 

alloca也是用来分配存储空间的，它和malloc的区别是它是在当前函数的栈上分配存储空间，而不是在堆中。其优点是：当函数返回时，自动释放它所使用的栈。

 

环境变量顾名思义就是存储进程运行环境的变量.每个程序都接收到一张环境表。环境表是一个字符数组，其中每个指针包含一个以NULL结束的字符串的地址。全局变量environ则包含了该指针数组的地址。

 

下面列出一些环境变量。

COLUMNS            终端宽度                     DATEMSK            getdate模板文件路径名      

HOME                  起始目录                     LANG                   本地名          

LC_ALL                本地名                         LC_COLLATE       本地排序名   

LC_CTYPE           本地字符分配名           LC_MESSAGES    本地消息名

LC_NUMERIC       本地货币编辑名         LC_TIME              本地日期/时间格式名

LINES                  终端高度                     LOGNAME           登陆名

NLSPATH              消息类模板系列           PATH      搜索可执行文件的路径前缀列表

PWD                    当前工作目录的绝对路径           SGELL    用户首先的shell名

TERM                   终端类型       TMPDIR        在其中创建临时文件的目录名

TZ                        时期信息

 

五、进程的环境变量

5．

名称:：	getenv
功能：	获取环境变量
头文件：	#include <stdlib.h>
函数原形：	char *getenv（const char *name）;
参数：	name  变量名
返回值：	若成功则返回与name相关的value指针，否则返回NULL

 

 

 

 

 

 

 

 

此函数返回一个指针，它指向name=value字符串的value。我们应当使用getenv从环境中取一个特定的环境变量值，而不是直接访问environ.

下面是一个例子。

/*7_3.c*/ #include <stdlib.h>   main() { char *p; if((p=getenv(“USER”)))     printf(“user=%s\n”,p); if((p=getenv(“PWD”)))     printf(“pud=%s\n”,p); }

 

运行结果为：

# .7_3 user=li pwd=/roor/peixun

注意程序中的USER环境变量是系统用于用户自定义的环境变量。

 

6．

名称:：	putenv
功能：	增加环境变量
头文件：	#include <stdlib.h>
函数原形：	int putenv（const char *str）;
参数：	str  变量名
返回值：	若成功则返回0，否则返回非0

 

 

 

 

 

 

 

 

qutenv取形式为name=value的字符串，将其放到环境表中。如果name已存在则先删除其原来的定义。

*/7_4.c*/ #include<stdlib.h> main() {   char *p;   if((p = getenv(“USER”)))      printf(“USER =%s\n”,p);   putenv(“USER=test”);   printf(“USER=%s\n”, getenv(“USER”)); }

 

运行结果为：

#./7_4 USER=li USER=test

程序先读用getenv取当前环境变量USER，然后用putenv增加USER=test的新环境变量，新的环境变量覆盖掉了原有的环境变量。

练习：向系统中添加一条环境变量USER1=root

 

 

7．

名称:：	setenv
功能：	修改环境变量
头文件：	#include <stdlib.h>
函数原形：	int setenv(const char *name,const char *value,int rewrite);
参数：	str  变量名
返回值：	若成功则返回0，否则返回非0

 

 

 

 

 

 

 

setenv将name设置为value.如果在环境中name已经存在，那么

(1)    若rewrite非0，则首先删除其现存的定义；

(2)    若rewrite为0，则不删除其现存定义（name不设置为新的value，而且也不出错）。

下面是一个例子：

/*7_5.c*/ #include <stdlib.h>   main() {     char *p; if((p=getenv(“USER”)))     printf(“USER=%s\n”,p); setenv(“USER”,”liuning”,0); printf(“rewrite=0\n”); printf(“USER=%s\n”,getenv(“USER”)); setenv(“USER”,”liuning”,1); printf(“rewrite!=0\n”); printf(“USER=%s\n”,getenv(“USER”)); }

 

下面是运行结果：

# ./7_5 USER=li rewrite=0 USER=li rewrite!=0 USER=liuning

 

 

四、执行新程序

9．

名称:：	exec
功能：	执行一个新程序
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	int execl(const char *path,const char *arg,…); int execlp（const char *file,const char *arg,…）; int execle(const char *path,const char *arg,…,char *const envp[]); int execv(const char *fath,char *const argv[]); int execvp(const char *file,char *const argv[]); int execve(const char *file,char *const argv[],char *const envp[]);
参数：	path 路径名 file  文件名 arg  单独的命令参数，以NULL结束。 argv 指向命令参数列表 envp 指向环境字符串指针数组的指针
返回值：	若出错返回-1。若成功不返回值

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 用fork函数创建子进程后，子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程完全由新程序代换，而新程序则从其main函数开始执行。因为调用exec并不创建新进程，所以前后的进程ID并未改变。exec只是用另一个新程序替换了当前进程的正文，数据，堆和栈段。

       有六种不同的exec函数可供使用，它们常常被统称为exec函数。在这些函数中字母p表示该函数取filename作为参数，并且用PATH环境变量寻找可执行文件。字母l表示该函数去一个参数表，它与字符v互斥。v表示该函数去一个argv[]矢量。最后，字母e表示该函数取envp[]数组，而不使用当前环境。

       在执行exec前后实际用户ID和实际组ID保持不变，而有效ID是否改变则取决于所执行程序文件的设置用户ID位和设置组ID位是否设置。如果新程序的设置用户ID位已设置，则有效用户ID变成程序文件所以者的ID，否则有效用户ID不变。对组ID的处理方式与此相同。

 

/*8_4.c*/ #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h>   int main(int argc,char *argv[]) { pid_t pid; if((pid=fork())==0)     execvp(argv[1],argv); else     waitpid(pid,NULL,0); }

 

下面是运行结果：

#./8_4 ./main ll dd ./8_4 ./main ll dd

程序先利用argv[1]调用./main函数，然后把argv传给main函数，把参数打印到屏幕上。要注意main函数必须和本程序在同一目录下。

 

五、更改ID

10．

名称:：	setuid/setgid
功能：	更改用户ＩＤ和组ID
头文件：	#include <unistd.h> #include <sys/types.h>
函数原形：	int setuid(uid_t uid); int setgid(uid_t gid);
参数：	uid 用户ID gid 用户组ID
返回值：	若成功返回进程0，若出错返回-1。

（1）      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 若进程具有超级用户特权，则setuid函数将实际用户ID，有效用户ID，以及保存的设置-用户-ID设置为uid.

（2）       若进程没有超级用户特权，但是uid等于实际用户ID或保存的设置-用户-ID，则setuid只有效用户ID设置为uid。不改变实际用户ID和保存的设置-用户-ID。

（3）       如果上面两个条件都不满足，则errno设置-用户-ID。

 

11．

名称:：	setreuid/setregid
功能：	交换实际用户ID和有效用户ＩＤ．
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	int setreuid(uid_t ruid,uid_t euid); int setregid(gid_t rgid,uid_t egid);
参数：	euid 有效用户id ruid　实际用户id egid 有效组id rgid实际组ｉｄ
返回值：	若成功返回进程0，若出错返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可以用setuid函数设置实际用户ID和有效用户ID。与此类似，可以用setgid函数设置实际组ID和有效ID。

 

12.

名称:：	seteuid/setegid
功能：	更改用户有效ID和有效组ID
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	int setuid(uid_t uid); int setgid(gid_t gid);
参数：	uid 用户id gid 组id
返回值：	若成功返回进程0，若出错返回-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、进程组

1．

名称:：	getpgrp
功能：	得到进程的进程组id
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	pid_t getpgrp(void);
参数：	无
返回值：	调用进程的进程组ID

 

 

 

 

 

 

 

 

 

进程组是一个或多个进程的集合，通常，它们与同一作业相关联，可以接收来自同一终端的各种信号。每个进程除了一个进程ID之外，还属于一个进程组。每个进程组有一个唯一的进程组ID。

 

2．

名称:：	getpgid
功能：	得到进程的进程组id
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	pid_t getpgid(pid_t pid);
参数：	pid  进程组id
返回值：	若成功则返回进程组ID，若出错则返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

getpid的功能与getpgrp的功能相似，getpgrp返回调用进程的进程组，而getpgid返回指定进程的进程组，getgpid(0);等价于getpgrp(); .

每个进程组都可以有一个组长进程。组长进程的进程ID等于其进程组ID。组长进程可以创建一个进程组，创建该进程组中的进程，然后终止。

 

3．

名称:：	setpgid
功能：	加入或创建一个进程组
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	pid_t setpgid(pid_t pid,pid_t pgid);
参数：	pid  进程id pgid 进程组id
返回值：	若成功则返回进程组ID，若出错则返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

setpgid函数将pid进程的进程组ID设置为pgid,如果这两个参数相等，则由pid指定的进程变成进程组组长。如果pid是0，则使用调用者的进程Id。如果pgid是0，则有pid指定的进程ID将用作进程组id。

 

#include <unistd.h> #include <sys/types.h>   main(); { pid_t cpid; pid_t fpid;   if((cpid=fork())==0) {     sleep(1);     printf(“I’m child,my id is %d, gpid is %d\n”,getpid(),getpgrp()); } else {     fpid=getpid();     setpgid(cpid,fpid);     printf(“I’m father,my id is %d,gpid is %d\n”,fpid,getpgrp());     waitpid(cpid,NULL,0); } }

 

 

二、会话

4．

名称:：	setsid
功能：	建立一个会话
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	pid_t setsid(void);
参数：	无
返回值：	若成功则返回进程组ID，若出错则返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

会话是一个或多个进程组的集合。进程调用setsid函数建立一个新会话。

如果调用此函数的进程不是一个进程组的组长，则此函数九会创建一个新会话，该进餐变成会话的首进程，然后该进程成为一个新进程组的组长进程，该进程没有控制终端。因为会话首进程是具有唯一进程ID的单个进程，所以可以将会话首进程的进程ID视为会话Id。

 

 

5．

名称:：	getsid
功能：	获得会话首进程的进程id
头文件：	#include <unistd.h>
函数原形：	pid_t getsid(pid_t pid);
参数：	pid
返回值：	若成功则返回进程组ID，若出错则返回-1。