C/C++程序员基础：Linux C高级编程基本知识点
1. gcc编译器
1.1 一个源程序到可执行程序的过程
1)预处理 : gcc -E hello.c -o hello.i
==> hello.i(经过预处理后的源程序文件)
2)生成汇编: gcc -S hello.i ==>hello.s
3)编译 : gcc -c hello.s ==> hello.o
hello.o是二进制文件,按ELF32格式生成。
一定以一个魔数: 7F 'E' 'L' 'F'开头
4)连接 : gcc hello.o
1.2 文件的后缀
.c
.cpp .cc .cxx .C
.m Objective C
.mm Objective C++
.s 汇编
.i c/c++预处理后的源程序
.h 头文件
.o 编译生成的目标文件
.a 静态库文件
.so 共享库文件
2. 环境变量
2.1 是变量，在内存中，变量的值会影响系统或其他程序的运行。
LANG : 系统的语言环境
PATH : 查找要执行程序的路径
JAVA_HOME : Java JDK安装目录
ORACLE_HOME : Oracle数据库的安装目录
ORACLE_SID : Oracle实例名
....
在bash下修改环境变量的方式:
export 变量名=变量值 (注意＝号左右没空格)
2.2 和gcc相关的环境变量
CPATH/C_INCLUDE_PATH
: 设置头文件的搜索路径
程序中，使用#include <头文件>,gcc除在系统指定的位置查找头文件之外，还会在这个环境变量指定的位置查找头文件。
也可以用以下办法指定头文件的位置:
gcc -c xxxx.c -I 头文件所在路径
3.静态库
3.1 库的概念(library)
将多个目标文件打包到一起，形成一个文件，叫库。
3.2 创建静态库
1)写源程序 : mymath.c view.c
2)编译 :
gcc -c mymath.c ==> mymath.o
gcc -c view.c ==> view.o
3)生成静态库(打包)
ar -r libmyku.a mymath.o view.o
4)提供头文件 : mymath.h
3.3 使用静态库
1)写调用源程序 : test.c
2)编译源程序 :
gcc -c test.c ==> test.o
3)连接
第一种方式: gcc test.o libmyku.a
==> a.out
第二种方式:
配置环境变量LIBRARY_PATH
export LIBRARY_PATH=库文件所在的路径
gcc test.o -l myku(库名)
==> a.out
4.共享对象库(shared object library)
简称为“共享库”, 也可以叫动态连接库(windows)
4.1 创建共享库
1)写源程序 : mymath.c view.c
2)编译源程序 :
gcc -c -fpic mymath.c ==> mymath.o
gcc -c -fpic view.c ==> view.o
3)生成共享库文件
gcc -shared mymath.o view.o
-o libmyku.so
4)提供头文件
4.2 使用共享库
1)写调用库函数的源程序 : test.c
2)编译 : gcc -c test.c ==> test.o
3)连接 : 和连接静态库完全一样
gcc test.o libmyku.so
或: gcc test.o -l myku
(需要环境变量LIBRARY_PATH)
==> a.out
4)运行
a.out
执行前，需要将共享库文件所在的路径配置到环境变量LD_LIBRARY_PATH中，否则无法执行。
5.静态库和共享库区别
5.1 静态库本质是一个打包文件，里面包含很多.o文件，共享库本质上是一个可以执行的文件，但没有程序入口
5.2 连接到静态库时，程序调用的函数会直接拷贝到a.out中，所以a.out运行期间不需要静态库文件做支持。
连接到共享库时，程序调用的函数不会拷贝到a.out中，所以a.out运行期间需要共享库文件做支持。
5.3 实际开发中会大量使用共享库，很少用静态库。
共享库比较灵活，可以大量减少内存的消耗。当库文件本身很小时，可以考虑使用静态库
6.程序中主动加载并调用共享库中的函数
#include
1)打开共享库文件
2)获取调用函数
3)调用函数
4)关闭库文件
编译时:
gcc xxx.c -ldl
类Unix操作系统 Unix/Linux
静态库 libxxxx.a
共享库 libxxxx.so
Windows系统
静态库 xxxx.lib
动态连接库 xxxx.dll
书：
Unix环境高级编程 第2版
Linux程序设计
Richard Steven：
Unix进程间通信 第2版
Unix网络编程 第3版
TCP/IP 详解(1,2,3)
1.错误处理
如果一个函数调用失败,错误如何处理(使用返回值)：
1)如果函数在正确的情况下,不可能返回负数，那么以返回－1代表函数出错。
2)如果函数返回的是指针，以返回空指针代表函数出错。
FILE* file = fopen("a.txt", "r");
if(file==NULL) 失败
3)函数不会返回值,或由参数返回函数结果,那么函数返回0代表成功执行,返回-1代表失败。
4)如果函数返回是void,一般代表函数不可能失败
2.用errno获取错误原因
2.1 在头文件errno.h中定义了一个全局变量: int errno; 用来保存最近一次函数调用失败的原因。
2.2 由于errno的值会随时发生改变,所以当发现函数调用失败时,要马上从errno中取得失败原因，
否则很有可能被其他情况所覆盖
2.3 不能用errno的值判断函数调用是否成功
3.环境表
程序: 可以执行的文件,存在磁盘上
进程: 正在运行的程序,存在内存中
当shell启动进程时，会将一个环境表的地址传入进程，这个环境表保存的是进程的可以读取的所有的环境变量。
4.内存管理
4.1 分配内存的一些方式：
STL ------> 自动分配,自动释放
|
C++ ------> new/delete
|
C语言 ----> malloc/free
| 平台无关
-------------------------------------------
| 平台相关
类Unix操作系统 ----> brk/sbrk
|
低层内存分配 ----> mmap/munmap
| 用户级
--------------------------------------------
| 内核级
内核级内存分配 --->kmalloc,vmalloc
|
....
|
get_free_page();
4.2 C语言和C++语言的内存分配情况:
new/delete 有什么区别：
4.3 进程空间的组成:
当一个程序被调入内存中执行时,会变成一个进程,此进程的空间被划分成以下几个区域:
1)代码区:
代码区是只读的，程序代码会被读入此区域，程序执行期间执行的就是代码区中的代码。
2)全局区
除了代码区，其他区域空间都是可读可写的。全局用来给全局变量分配空间。
全局数据区，数据区，全局静态区...
3)BSS段
紧接着全局区，给没有初始值全局变量分配空间。当进行开始运行之间，BSS段会被清零一次，
所以，没有初始的全局变量,它的初始值是0
4)堆区
用malloc,new,...分配的空间
也叫自由区,想什么时候分配空间就什么时候分配，想什么时候释放就什么时候释放。
5)栈区
给局部变量(自动变量)分配空间的地方
局部变量的空间分配和释放都是自动的，用户无法干涉。
1.进程的内存空间
正文区(text) : 只读,有执行权限
数据区(data) : 全局变量
BSS : 未初始化的全局变量,执行前清零
堆区(heap) : 自由区
栈区(stack) : 放局部变量,分配和释放是自动的
2. 虚拟内存地址
每个进程都有4G的虚拟内存地址,当进程需要真正的物理内存空间时,向系统申请,
系统会分配给进程相应的物理内存空间,系统会将进程的一部分虚拟内存地址和
分配好的物理内存空间一一对应起来,这个过程叫内存映射。
3.产生段错误的原因
3.1 当程序访问或修改没有权限访问或修改的内存空间时,会产生段错误
3.2 当使用一个虚拟内存地址时,这个地址并没有和真正的物理内存空间对应(映射),也会产生段错误。
4.堆中分配空间
当用malloc在堆里分配空间时,malloc会在分配的空间后加一个结束标记,
所以使用malloc分配的空间时一定不要越界访问,否则会破坏malloc后台维护的数据结构,导致内存空间无法释放等问题。
malloc比较复杂,它会在后台维护一个双向链表的数据结构来管理分配好的空间。
5.分配物理空间
操作系统分配物理内存空间时，会以页为单位，一般一页为4096个字节。
系统对malloc会格外照顾，第一次malloc时，我们的系统会给malloc分配(映射)33个页面的物理内存空间，
以后的malloc就从这33个页面中获取要使用的空间。
6.类Unix操作系统分配内存的函数brk/sbrk
6.1 void* sbrk(int sz);
sz>0 : 将当前位置向后移sz个字节,相当于分配内存空间
sz<0 : 将当前位置向前移sz个字节，相当于释放内存空间
sz==0 : 用来获取当前位置
sbrk的返回值永远是移动之前的位置。
6.2 int brk(void* p);
将当前位置移动到指定位置p处，如果p在当前的位置后面，相当于分配内存空间，否则就相当于释放内存空间。
返回0代表成功，-1代表失败
6.3
sbrk和brk的本质是一样，都是在移动当前位置,所以可以混用。实际中，经常用sbrk分配空间,用brk释放空间。
7. mmap
memory mapping(内存映射)
#include
void* mmap(void* start, size_t length,
int prot, int flags, int fd,
off_t offset);
1)start, 没有映射过的虚拟内存地址
sbrk(0)可以获取一个没有映射过的虚拟内存地址。
可以给start传NULL, 系统会自动找一个没用过的虚拟内存地址进行映射。
一般都传NULL.
2) length : 要映射多大的物理空间
此参数应该以页面的倍数传。如果不是页面的倍数，系统自动按页对齐。
3) int prot : 映射好的内存空间的访问权限
PROT_READ : 读权限 (1)
PROT_WRITE : 写权限 (2)
PROT_EXEC : 执行权限 (4)
可以有几个权限 : PROT_READ | PROT_WRITE
4) int flags : 标记
在映射时不同的选项
MAP_SHARED/MAP_PRIVATE 两个必选其一
MAP_SHARED : 以共享的方式映射
MAP_PRIVATE : 以私有的方式映射
MAP_ANONYMOUS :
匿名映射(专门用来映射内存)
可以几个合并使用:
MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS
5) int fd : 文件描述符
仅用于映射到文件,当第四个参数中有MAP_ANONYMOUS时，此参数无效
6) off_t offset : 文件偏移量
仅用于映射到文件
返回值: void*
映射好的内存空间的首地址。
如果映射失败，此函数返回-1
if(mmap(...)==(void*)-1){//失败}
#define MAP_FAILED (void*)-1
if(mmap(...)==MAP_FAILED){//失败}
8.系统调用
操作系统内核给用户程序提供的API
系统调用函数运行在系统态,普通的程序代码运行在用户态。
1.文件
一切都是文件
/dev/tty 终端设备文件(键盘和显示器)
/dev/null 空设备文件(Unix黑洞)
typedef int ssize_t;
typedef unsigned int size_t;
....
off_t
2.打开文件 open
flags:
以下三个必选其一:
O_RDONLY 以只读方式打开
O_WRONLY 只写
O_RDWR 读写
如果是创建文件,标记中加入以下内容:
O_CREAT 创建文件时必须有的
O_EXCL 如果文件已经存在,由失败,返回-1
O_TRUNC 如果文件存在,清空文件
创建文件时必须传第三个参数(文件的访问权限)
O_APPEND : 打开文件后,以追加的方式写文件 uf_end
只要标记之间不冲突,就可以联合使用,如：
O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC
3.read/write
read/write函数都是系统调用函数,运行在系统态,所以,实际开发中，
尽量不要频繁调用这此函数，如果要频繁地输入输出大量数据，应该尽量使用缓冲区，
以减少调用read/write的次数，从而提高效率。
4.文件偏移量
什么时候文件偏移量会移动:
1)lseek函数可以主动移动文件偏移量
2)read会移动文件偏移量
3)write会移动文件偏移量
5.文件加锁
5.1 文件锁的类型：
读锁 : 共享锁, 如果A进程对文件的某个区域加了读锁,
B进程也可以对文件的此区域加读锁,但是不能对此区域加写锁。
写锁 : 独占锁(排他锁), 如果A进程对文件的某个区域加了写锁,
B进程就不能对此区域加写锁, 也不能对此区域加读锁
1. F_GETLK的使用
测试某一个指定的锁是否可以加到文件上。
当调用fcntl(fd, F_GETLK, &lock);之后，如果lock中的值没有发生任何变化(除l_type变成F_UNLCK),
说明锁lock可以加到文件上。
如果测试锁不能加到文件上,那么内核会将导致加不上锁的原因锁保存到测试锁中,
重要的是,原因锁中的l_pid中保存的是另外一个进程(已经加了锁的进程)的进程ID.
2.当文件关闭或进程结束时，文件锁会自动释放。
3.stat
4.文件映射
mmap
struct s{
int a;
int b;
};
struct s e = {1,2}; C89
struct s e = {.a = 1, .b = 2} C99
struct s e = { a : 1, b : 2} GUN C
1.目录操作
1.1 操作目录
mkdir : 创建目录
rmdir : 删除目录(只能删除空目录)
chdir : 改变当前工作目录(进入目录)
getcwd : 返回当前工作目录
1.2 读目录内容
#include
directory entry : 目录项
打开目录
DIR* opendir(char* name);
读取已打开目录的其中一个目录项
struct dirent* readdir(DIR* dir);
目录项的类型 d_type :
1 : 管道文件
4 : 目录
8 : 普通文件
10 : 软连接文件
12 : Socket文件
2.进程
Solaris进程状态:
S : sleep睡眠状态
O : 可运行状态
T : 挂起状态(阻塞)
R : 运行状态
Z : 僵尸(僵死)进程
进程之间的父子关系:
1) A进程启动了B进程,A就是B的父进程。启动之后父子进程同时运行。如果子进程B先结束,子进程会通知父进程A，父进程会回收子进程的相关资源。
2)父进程启动子进程后同时运行，父进程先结束运行，子进程成为孤儿进程，子进程马上认init为父进程。进程1(init)一般认为孤儿院。
3)父子进程同时运行，子进程先结束，通知父进程，父进程未响应，子进程结束了。父进程的进程表项中依然记录着一个子进程，这个子进程就成了僵尸进程。
3.操作进程
proccess descriptor
getpid, getppid, getuid, geteuid
fork
4.退出进程
4.1 正常退出
在main函数中return,或在进程任何位置调用exit都会导致进程正常结束。进程正常结束前，会自动调用atexit注册在进程上的一些函数，进程的缓冲区也会被清空...
4.2 立即退出
当进程调用了下面两个函数的其中一个时，进程会立即结束，atexit注册的函数不会调用,进程的缓冲区也不会清空...
#include
_Exit(int); //标准C语言版本
或 #include
_exit(int); //标准Unix版本
1.信号(signal)
信号是一种中断。中断是系统调度一种常见方式。
具体说就是暂停当前任务，来处理更重要的任务。
信号是软件中断。是进程之间的通信技术之一。
信号一般处理的都是异常情况,如：
CTRL+C会产生信号: 直接终止
CTRL+\会产生信号: 退出
内存访问异常,产生信号 : 段错误
文件访问异常,产生信号 : 总路错误
错误的数学运算除零 : 浮点数例外
信号本质上是一个整数，这此整数几乎都有一个名字，这个名字被定义成了宏:
#define SIGINT 2
2.信号的分类
不可靠信号,不支持排队,容易丢失。（1～32）
可靠信号,支持排队,不会丢失。（33～64）
3.信号是如何产生的
3.1 访问资源出现
访问内存出现段错误
文件出现总路错误
除零出现浮点数例外
....
3.2 用户中断
CTRL+C, CTRL+\
3.3 进程调用一些函数发送的信号
kill函数
alarm函数
raise函数
sigqueue函数
setitimer函数
......
3.4 shell发出的信号(命令)
kill命令
4.进程如何处理信号:
4.1 默认,当信号来时，采取默认动作
不同的信号默认动作不一样,绝大部分信号的默认处理动作是退出进程。
4.2 忽略,当信号来时,不做任何处理
4.3 捕获
当信号到来时,捕获信号并调用指定函数处理。
5.注册信号处理函数
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler signal(int sig,sighandler_t h);
signal函数的本质:
void (*signal(int s,void(*f)(int)))int();
返回值:
如果安装(注册)信号处理器,安装(注册)成功,signal函数返回处理器(信号处理函数)本身。如果失败,返回-1。 (void(*)(int))-1;
#define SIG_ERR (void(*)(int))-1
if(signal(3, fa)==SIG_ERR){
perror("安装失败"),exit(-1);
}
6.子进程的信号问题
6.1 子进程会继承父进程的信号处理方式。
6.2 但是，如果子进程是调用了exec函数的，那么父进程中忽略的信号处理方式会被子进程继承，捕获并调用函数处理的信号会被子进程恢复成默认行为。
7.发送信号的函数
7.1 kill函数
int kill(pid_t pid, int signo);
pid:
>0 : 给pid进程发送信号signo
==0 : 给当前进程组的所有进程发signo
==-1 : 给有权限发送的所有进程发signo
<-1 : 给指定进程组(pid的绝对值)发signo
signo :
要发送的信号
0 : 并不真正的发送信号,只是用来测试能否则给进程发送,如果可以发,函数返回0
返回值： 0 : 发送成功
-1 : 发送失败
7.2 raise函数
只是给自己(当前进程)发信号,相当于:
kill(getpid(), sig);
7.3 alarm函数
类似计数器
7.4 setitimer 计数器
7.5 sigqueue
8. sleep
是一个不可重入函数,如malloc也是不可重入函数。
pause
阻塞当前进程，等信号到来。信号到来后，进程先处理信号(默认,忽略,调用函数),处理完后pause函数会返回-1
9.信号屏蔽
9.1 信号集
信号集是一个变量,此变量可以表示多个信号。信号集变量的类型是sigset_t
9.2 设置进程信号屏蔽字
int sigprocmask(int how, sigset_t*new,sigset_t* old);
new : 要设置的新的信号屏蔽字
old : 将以前的信号屏蔽字保存到此变量中
how:
SIG_BLOCK 将新的信号屏蔽字填加到当前信号屏蔽字中。
1 2 3 + 3 4 5 = 1 2 3 4 5
SIG_UNBLOCK 从当前屏蔽字中删除指定的信号集
1 2 3 + 3 4 5 = 1 2
SIG_SETMASK 设置当前信号屏蔽为new
1 2 3 + 3 4 5 = 3 4 5
10. sigaction函数
10.1 函数功能:
安装(注册)一个信号处理器,和 signal是一样的,但功能比signal多一点。
10.2 struct sigaction
struct sigaction{
sa_handler : 一般情况使用信号处理函数
sa_sigaction : 需要信号的详细信息时使用的信号处理函数
sa_mask : 正在调用信号处理函数期间自动屏蔽掉的信号集
flags : 标记
};
flags:
SA_RESETHAND/SA_ONESHOT :
当执行完第一次信号处理函数后，将此信号的处理方式恢复成默认行为
SA_NODEFER/SA_NOMASK :
当正在处理一个信号时，如果此信号现次到,马上处理新的信号。
SA_SIGINFO :
信号处理函数将使用sa_sigaction，并且信号处理函数可以获取此信号相关的一些信息，如:发送者，信号携带的数据等....
1.进程组
将多个进程编组,可以形成进程组。多个进程放入一个组可以统一对这些进程进行操作。
setpgrp(); //设置进程组
setpgid(pid_t pid, pid_t gpid); //将进程放入进程组
kill(-pid, 2);//组指定的进程组发信号
2. 发送信号函数sigqueue
此函数在发送信号的同时,可以携带一个数据。
联合 union
union{
int x;
char cs[4];
};
x=0x41424344;
cout << cs << endl;//DCBA
3.计时器
每一个进程都有三个计时器(由内核维护):
真实计时器(Real iTimer)
程序运行总时间(用户态+系统态+睡眠)
虚拟计时器(Virtual iTimer)
用户态时间
实用计时器(Prof iTimer)
用户态＋内核(系统)态
4.进程间通信
Inter Process communication(IPC)
管道
XSI IPC :
共享存储段
消息队列
信号量集
Socket通信
5.管道通信
5.1 创建管道文件
5.1.1 用命令mkfifo创建
5.1.2 在程序中用函数mkfifo创建
5.2 用读写文件方式进行通信
1)打开管道文件
2)以读写文件的方式通信
3)关闭文件
4)删除管道文件
5.3 无名管道
不必在磁盘上创建管道文件,依赖的管道文件在内存中自动创建:
pipe 函数会自动创建管道文件并打开。
无名管道只能用于父子进程之间的通信。
6. 共享存储段
6.1 生成key
6.2 创建共享存储段
6.3 获取已有的共享存储段的ID
6.4 挂接(映射)到共享存储段
6.5 脱接(解除映射)共享存储段
6.5 shmctl函数
IPC_STAT
IPC_SET
IPC_RMID
进程间通信
管道
XSI IPC
1. XSI IPC通信的共性:
共享存储段,消息队列,信号量集
1.1 必需有key,key是创建和获取IPC通信结构的唯一依据。
1.2 生成key:
1)直接使用IPC_PRIVATE做为key.这种办法很少很用,因为IPC_PRIVATE只能在创建IPC结构时使用。
2)在共享头文件中直接定义key的值。
3)调用ftok函数生成key
ftok函数要求路径是真实的。
当前目录是:/home/soft01/unixc/day09
key1 = ftok(".", 100);
key2 = ftok("/home/soft01/unixc/day09",100);
key1 == key2 ?
1.3 都需要IPC结构通信。
IPC结构是内核创建并管理的一个通信媒介。
1.4 创建和获得ID都是同一个函数，创建时都需要指定标志:IPC_CREAT,如果想创建的IPC结构已经存在,那么IPC_EXCL就会起作用。另外，标志中一定要有权限:
IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600
1.5都有一个控制函数
shmctl, msgctl, semctl
这此函数有共同的功能:
IPC_STAT : 用来获取IPC结构的属性，并保存到指定的结构中。
IPC_SET : 用来修改权限
IPC_RMID : 用来删除IPC结构
2.消息队列
2.1消息的分类
无类型消息:
任何类型的数据都可以做为消息发送和接收
有类型消息:
有类型消息一定是一个结构体,而且结构的第一个成员一定是long类型的成员,表示消息的类型:
struct msg{
lont mtype;//类型
//..消息的数据
};
2.2 无类型的消息
发送无类型消息时，直接发送就可以了。
1.信号量集(Semaphore Array)
集中可以有多个计数器。可以对多个资源进行保护,保护指限制访问这此资源的进程数量。
1.1 使用信号量集:
1)生成key
2)创建信号量集
3)初始化信号量集
4)使用信号量保护资源
2. 网络通信
Socket通信
2.1 Socket
插座,套接字
在Unix网络通信中，socket可以认为是一个文件,这个文件可以socket文件,也可以是网络。专门有socket描述符来表示一个socket.
2.2 IP
在网络中唯一标识一台计算机
192.168.182.53
255.255.255.0
-----------------------
192.168.182.0 网络地址
53 主机地址
2.3通信模型
1)创建一个socket
2)准备通信地址
3)绑定
4)通信
5)关闭socket
2.4 socket函数
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain : 域, 用来选择通信使用的协议簇(protocol family)。
PF_UNIX,PF_LOCAL,PF_FILE
AF_UNIX,AF_LOCAL,AF_FILE : 本地通信
PF_INET,AF_INET : 网络通信(TCP/IP) IPv4
PF_INET6,AF_INET6:网络通信(TCP/IP) IPv6
PF_IPX : Novell通信协议
PF_PACKET : 内核通信协议
type : 通信类型
SOCK_STREAM : 以数据流的方式通信
SOCK_DGRAM : 以数据报的方式通信
protocol : 通信协议
一般情况下是无效的。经常传0
前两个参数基本上可以确定通信协议。
返回值:
socket描述符(类似于文件描述符)
返回-1,说明创建socket失败
2.5准备通信地址
#include
struct sockaddr{
sa_family;//协议簇
sa_data;//地址
};
本地通信地址：
#include
struct sockaddr_un{
int sun_family;//协议簇
char sun_path[];//socket文件路径
};
TCP/IP通信地址:
struct sockaddr_in{
sin_family;//协议簇00010010
short sin_port;//端口号
sin_addr;//IP地址
};
2.6 端口号
用来定位一个进程的整数值。IP可以定位一台网络上的计算机,端口号可以定位这个计算机上的一个进程。
是一个unsigned short类型的整数,范围0~65535,逻辑上一个端口号代表一个进程。
默认端口号：
http: 80
www.tarena.com.cn ==> http://www.tarena.com.cn:80 ==> http://212.34.12.89:80 ==> 服务进程(web服务) ==>html==>回到浏览==>解析并显示html页面。
ftp : 21
telnet : 23
0~1024之间的端口号一般都被系统使用。
网络字节序和本地字节序的转换:
htons
htonl
ntohs
ntohl
2.7 IP地址
2.7.1 IP地址的表示方式:
1)点分十进制
192.168.182.53
2)十六进制(二进制)
C0A8B635
3)整数 3232282165
2.7.2 IP地址转换:
inet_addr : 点分十进制=>整数
3.TCP通信
一对一 一对多(C/S) Client/Server
面向连接,可靠的 传输协议
3.1 Server:
1)创建socket
2)准备地址
3)绑定
4)监听
listen(int sockfd, int len);
让服务最多准备多长的队列缓存申请连接的客户端。
5)等待客户连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, sockaddr_t* len);
addr: 用来客户端的地址
len: 必需有值(输入输出参数)
返回值:成功后，会返回一个socket,此socket已经和客户端建立了连接关系,服务要和客户端通信,就使用此socket
6)和客户端通信
7)关闭
3.2 客户端
4.UDP通信
无连接的,不可靠的 传输协议
1.UDP通信
1.1 server
1)创建socket
2)准备地址
3)绑定
4)通信
5)关闭
1.2 client
1)创建socket
2)准备服务器端地址
3)连接(可以连接,也可以不连接)
4)通信
5)关闭
2.多线程
2.1线程
执行中的一段程序序列。
和进程的区别：
1)线程是进程一部分,属于进程
2)进程是资源分配的基本单位，拥有自己独立的内存空间。
3)线程没有自己独立的内存空间,进程中的多个线程共享共享的所有资源(内存...)
4)启动一个进程需要消耗更多的系统资源和系统时间,而启动一个线程需要的资源和时间较少。
进程是重量级的,线程是轻量级的。
2.2 启动线程
#include ==> libpthread.so
POSIX规范中规定的多线程整个方案。
int pthread_create(
pthread_t* id,//线程ID
pthread_attr_t* attr,//线程属性
void*(*f)(void*),//线程任务
void* p);//任务参数
id : 输出参数,返回线程id
attr : 用来设置线程的属性,NULL表示默认
f : 函数表示线程的任务,线程启动后会自动调用此函数
p : 给f函数传的参数
返回值:
成功返回0，失败返回错误原因(错误代码)
多线程函数大部分都如此设计返回值。
2.3 主线程和普通线程
当线程成功创建后,直接开始运行。main函数是主线程,一个进程中只要主线程结束,进程就会退出,进程退出时,进程中的线程直接消失。
进程中，多个线程在一个时间段内是并发(同时)的运行, 但在一个时间点,只有一个线程运行(CPU只有一个)。
2.4 多线程作用:
提高程序运行效率。由多个线程同时执行多个任务。
2.5 给线程函数传参数
2.6 线程函数的返回值
只能返回全局变量的地址或静态变量的地址等,总之,返回的地址指向的空间不能随线程的结束而释放。
3.线程函数介绍
3.1 返回当前线程的ID:
pthread_self
3.2 判断两个线程是否是同一个
pthread_equal(pthread_t id1,pthread_t id2);
3.3 线程终止
1)线程函数结束,线程终止。
2)线程函数中调用pthread_exit,线程终止
3)被别的线程终止,或自身出问题
3.4 线程分离
处理分离状态的线程不能被join
pthread_detach
3.5 线程取消
一个线程可以取消另外一个线程的运行,前提是被取消的线程允许取消。一个线程默认是允许被取消的。
pthread_cancel :取消指定线程
可以让线程不被取消:
pthread_setcancelstate(int , int*);
PTHREAD_CANCEL_ENABLE : 打开取消
PTHREAD_CANCEL_DISABLE : 关闭取消
设置取消类型:
pthread_setcanceltype(int, int*);
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED : 取消点取消
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS:立即取消
4.线程属性
1)定义属性变量
pthread_attr_t attr;
2)初始化变量
pthread_attr_init
3)设置具体的属性
pthread_attr_setxxxxxxx
4)启动线程
pthread_create(&id, &attr, ....);
5)销毁属性变量
pthread_destroy(&attr)
5.线程同步
一个进程中的多个线程是共享进程中的相关资源的,那么，在多个线程同时对同一个数据进行访问(读写)时，
会造成数据的不完整和不一致。为了避免这种问题，我们就需要对多个线程进行同步协调。
5.1 互斥量(互斥锁)
5.2 信号量
5.3 条件变量
附:
restrict:
C99新增语法,此关键字只能出现在函数的指针参数上。主要作用是提高此指针参数在函数中的访问效率。
struct Data{
int x;
int y;
char name[];
//...
};
void fa(struct Data*restrict d){
for(int i=0; i<1000000; i++){
d->x
d->y
d->name
}
}
void fa(struct Data d){
for(int i=0; i<1000000; i++){
d.x
d.y
d.name
}
}
线程:
1)相关函数调用
2)理解 并发运行
1.线程并发访问临界资源
2.互斥锁(互斥量) mutex
是一个变量,代表一把锁。独占锁,排它锁
1)定义一个互斥量(变量)
类型: pthred_mutex_t
pthread_mutex_t lock;
2)初始化互斥量
pthread_mutex_init
或 :
lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
3)加锁
pthread_mutex_lock(&lock);
4)解锁
pthread_mutex_unlock(&lock);
5)销毁
pthread_mutex_destroy(&lock);
是变量,当计数器用
#include
1)定义信号量(变量)
sem_t sem;
2)初始化信号量值(给计数器赋初始值)
sem_init(sem_t* sem, int ps,int value);
sem: 要初始化的信号量
ps :
0 ： 线程间共享的信号量
非0 ：进程间共享的信号量
value :信号量的初始值
3)获取一个信号量(减1)
sem_wait(&sem)
当信号量的初始值为1时相当于加锁
4)释放一个信号量(加1)
sem_post(&sem)
当信号量值为0时相当于解锁
5)销毁
sem_destroy(&sem)
两种用法:
1)初始化为1,当锁来用,相当于互斥量
2)初始化为一个整数,用于限制同时访问某资源的线程数,相当计数器。
5.条件变量
5.1 生产者和消费者问题
数据 IT
5.2 使用条件变量,可以让当前线程阻塞
当某个条件成立时,当前线程已经无法继续运行,让当前线程主动进入阻塞状态。
1)是一个变量,类型pthread_cond_t
pthread_cond_t full;
2)初始化条件变量
pthread_cond_init函数
或 full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
3)当条件成立,让当前线程阻塞:
pthread_cond_wait(
pthread_cond_t*cond,
pthread_mutex_t*mutex);
cond: 让当前线程阻塞在此变量中。
mutex: 线程阻塞前释放该锁
4)其他线程唤醒被阻塞在条件变量中的线程
唤醒一个:
pthread_cond_signal(pthread_cond_t*);
唤醒所有:
pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*);
5)销毁
pthread_cond_destroy
1.1 一个源程序到可执行程序的过程
1)预处理 : gcc -E hello.c -o hello.i
==> hello.i(经过预处理后的源程序文件)
2)生成汇编: gcc -S hello.i ==>hello.s
3)编译 : gcc -c hello.s ==> hello.o
hello.o是二进制文件,按ELF32格式生成。
一定以一个魔数: 7F 'E' 'L' 'F'开头
4)连接 : gcc hello.o
1.2 文件的后缀
.c
.cpp .cc .cxx .C
.m Objective C
.mm Objective C++
.s 汇编
.i c/c++预处理后的源程序
.h 头文件
.o 编译生成的目标文件
.a 静态库文件
.so 共享库文件
2. 环境变量
2.1 是变量，在内存中，变量的值会影响系统或其他程序的运行。
LANG : 系统的语言环境
PATH : 查找要执行程序的路径
JAVA_HOME : Java JDK安装目录
ORACLE_HOME : Oracle数据库的安装目录
ORACLE_SID : Oracle实例名
....
在bash下修改环境变量的方式:
export 变量名=变量值 (注意＝号左右没空格)
2.2 和gcc相关的环境变量
CPATH/C_INCLUDE_PATH
: 设置头文件的搜索路径
程序中，使用#include <头文件>,gcc除在系统指定的位置查找头文件之外，还会在这个环境变量指定的位置查找头文件。
也可以用以下办法指定头文件的位置:
gcc -c xxxx.c -I 头文件所在路径
3.静态库
3.1 库的概念(library)
将多个目标文件打包到一起，形成一个文件，叫库。
3.2 创建静态库
1)写源程序 : mymath.c view.c
2)编译 :
gcc -c mymath.c ==> mymath.o
gcc -c view.c ==> view.o
3)生成静态库(打包)
ar -r libmyku.a mymath.o view.o
4)提供头文件 : mymath.h
3.3 使用静态库
1)写调用源程序 : test.c
2)编译源程序 :
gcc -c test.c ==> test.o
3)连接
第一种方式: gcc test.o libmyku.a
==> a.out
第二种方式:
配置环境变量LIBRARY_PATH
export LIBRARY_PATH=库文件所在的路径
gcc test.o -l myku(库名)
==> a.out
4.共享对象库(shared object library)
简称为“共享库”, 也可以叫动态连接库(windows)
4.1 创建共享库
1)写源程序 : mymath.c view.c
2)编译源程序 :
gcc -c -fpic mymath.c ==> mymath.o
gcc -c -fpic view.c ==> view.o
3)生成共享库文件
gcc -shared mymath.o view.o
-o libmyku.so
4)提供头文件
4.2 使用共享库
1)写调用库函数的源程序 : test.c
2)编译 : gcc -c test.c ==> test.o
3)连接 : 和连接静态库完全一样
gcc test.o libmyku.so
或: gcc test.o -l myku
(需要环境变量LIBRARY_PATH)
==> a.out
4)运行
a.out
执行前，需要将共享库文件所在的路径配置到环境变量LD_LIBRARY_PATH中，否则无法执行。
5.静态库和共享库区别
5.1 静态库本质是一个打包文件，里面包含很多.o文件，共享库本质上是一个可以执行的文件，但没有程序入口
5.2 连接到静态库时，程序调用的函数会直接拷贝到a.out中，所以a.out运行期间不需要静态库文件做支持。
连接到共享库时，程序调用的函数不会拷贝到a.out中，所以a.out运行期间需要共享库文件做支持。
5.3 实际开发中会大量使用共享库，很少用静态库。
共享库比较灵活，可以大量减少内存的消耗。当库文件本身很小时，可以考虑使用静态库
6.程序中主动加载并调用共享库中的函数
#include
1)打开共享库文件
2)获取调用函数
3)调用函数
4)关闭库文件
编译时:
gcc xxx.c -ldl
类Unix操作系统 Unix/Linux
静态库 libxxxx.a
共享库 libxxxx.so
Windows系统
静态库 xxxx.lib
动态连接库 xxxx.dll
书：
Unix环境高级编程 第2版
Linux程序设计
Richard Steven：
Unix进程间通信 第2版
Unix网络编程 第3版
TCP/IP 详解(1,2,3)
1.错误处理
如果一个函数调用失败,错误如何处理(使用返回值)：
1)如果函数在正确的情况下,不可能返回负数，那么以返回－1代表函数出错。
2)如果函数返回的是指针，以返回空指针代表函数出错。
FILE* file = fopen("a.txt", "r");
if(file==NULL) 失败
3)函数不会返回值,或由参数返回函数结果,那么函数返回0代表成功执行,返回-1代表失败。
4)如果函数返回是void,一般代表函数不可能失败
2.用errno获取错误原因
2.1 在头文件errno.h中定义了一个全局变量: int errno; 用来保存最近一次函数调用失败的原因。
2.2 由于errno的值会随时发生改变,所以当发现函数调用失败时,要马上从errno中取得失败原因，
否则很有可能被其他情况所覆盖
2.3 不能用errno的值判断函数调用是否成功
3.环境表
程序: 可以执行的文件,存在磁盘上
进程: 正在运行的程序,存在内存中
当shell启动进程时，会将一个环境表的地址传入进程，这个环境表保存的是进程的可以读取的所有的环境变量。
4.内存管理
4.1 分配内存的一些方式：
STL ------> 自动分配,自动释放
|
C++ ------> new/delete
|
C语言 ----> malloc/free
| 平台无关
-------------------------------------------
| 平台相关
类Unix操作系统 ----> brk/sbrk
|
低层内存分配 ----> mmap/munmap
| 用户级
--------------------------------------------
| 内核级
内核级内存分配 --->kmalloc,vmalloc
|
....
|
get_free_page();
4.2 C语言和C++语言的内存分配情况:
new/delete 有什么区别：
4.3 进程空间的组成:
当一个程序被调入内存中执行时,会变成一个进程,此进程的空间被划分成以下几个区域:
1)代码区:
代码区是只读的，程序代码会被读入此区域，程序执行期间执行的就是代码区中的代码。
2)全局区
除了代码区，其他区域空间都是可读可写的。全局用来给全局变量分配空间。
全局数据区，数据区，全局静态区...
3)BSS段
紧接着全局区，给没有初始值全局变量分配空间。当进行开始运行之间，BSS段会被清零一次，
所以，没有初始的全局变量,它的初始值是0
4)堆区
用malloc,new,...分配的空间
也叫自由区,想什么时候分配空间就什么时候分配，想什么时候释放就什么时候释放。
5)栈区
给局部变量(自动变量)分配空间的地方
局部变量的空间分配和释放都是自动的，用户无法干涉。
1.进程的内存空间
正文区(text) : 只读,有执行权限
数据区(data) : 全局变量
BSS : 未初始化的全局变量,执行前清零
堆区(heap) : 自由区
栈区(stack) : 放局部变量,分配和释放是自动的
2. 虚拟内存地址
每个进程都有4G的虚拟内存地址,当进程需要真正的物理内存空间时,向系统申请,
系统会分配给进程相应的物理内存空间,系统会将进程的一部分虚拟内存地址和
分配好的物理内存空间一一对应起来,这个过程叫内存映射。
3.产生段错误的原因
3.1 当程序访问或修改没有权限访问或修改的内存空间时,会产生段错误
3.2 当使用一个虚拟内存地址时,这个地址并没有和真正的物理内存空间对应(映射),也会产生段错误。
4.堆中分配空间
当用malloc在堆里分配空间时,malloc会在分配的空间后加一个结束标记,
所以使用malloc分配的空间时一定不要越界访问,否则会破坏malloc后台维护的数据结构,导致内存空间无法释放等问题。
malloc比较复杂,它会在后台维护一个双向链表的数据结构来管理分配好的空间。
5.分配物理空间
操作系统分配物理内存空间时，会以页为单位，一般一页为4096个字节。
系统对malloc会格外照顾，第一次malloc时，我们的系统会给malloc分配(映射)33个页面的物理内存空间，
以后的malloc就从这33个页面中获取要使用的空间。
6.类Unix操作系统分配内存的函数brk/sbrk
6.1 void* sbrk(int sz);
sz>0 : 将当前位置向后移sz个字节,相当于分配内存空间
sz<0 : 将当前位置向前移sz个字节，相当于释放内存空间
sz==0 : 用来获取当前位置
sbrk的返回值永远是移动之前的位置。
6.2 int brk(void* p);
将当前位置移动到指定位置p处，如果p在当前的位置后面，相当于分配内存空间，否则就相当于释放内存空间。
返回0代表成功，-1代表失败
6.3
sbrk和brk的本质是一样，都是在移动当前位置,所以可以混用。实际中，经常用sbrk分配空间,用brk释放空间。
7. mmap
memory mapping(内存映射)
#include
void* mmap(void* start, size_t length,
int prot, int flags, int fd,
off_t offset);
1)start, 没有映射过的虚拟内存地址
sbrk(0)可以获取一个没有映射过的虚拟内存地址。
可以给start传NULL, 系统会自动找一个没用过的虚拟内存地址进行映射。
一般都传NULL.
2) length : 要映射多大的物理空间
此参数应该以页面的倍数传。如果不是页面的倍数，系统自动按页对齐。
3) int prot : 映射好的内存空间的访问权限
PROT_READ : 读权限 (1)
PROT_WRITE : 写权限 (2)
PROT_EXEC : 执行权限 (4)
可以有几个权限 : PROT_READ | PROT_WRITE
4) int flags : 标记
在映射时不同的选项
MAP_SHARED/MAP_PRIVATE 两个必选其一
MAP_SHARED : 以共享的方式映射
MAP_PRIVATE : 以私有的方式映射
MAP_ANONYMOUS :
匿名映射(专门用来映射内存)
可以几个合并使用:
MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS
5) int fd : 文件描述符
仅用于映射到文件,当第四个参数中有MAP_ANONYMOUS时，此参数无效
6) off_t offset : 文件偏移量
仅用于映射到文件
返回值: void*
映射好的内存空间的首地址。
如果映射失败，此函数返回-1
if(mmap(...)==(void*)-1){//失败}
#define MAP_FAILED (void*)-1
if(mmap(...)==MAP_FAILED){//失败}
8.系统调用
操作系统内核给用户程序提供的API
系统调用函数运行在系统态,普通的程序代码运行在用户态。
1.文件
一切都是文件
/dev/tty 终端设备文件(键盘和显示器)
/dev/null 空设备文件(Unix黑洞)
typedef int ssize_t;
typedef unsigned int size_t;
....
off_t
2.打开文件 open
flags:
以下三个必选其一:
O_RDONLY 以只读方式打开
O_WRONLY 只写
O_RDWR 读写
如果是创建文件,标记中加入以下内容:
O_CREAT 创建文件时必须有的
O_EXCL 如果文件已经存在,由失败,返回-1
O_TRUNC 如果文件存在,清空文件
创建文件时必须传第三个参数(文件的访问权限)
O_APPEND : 打开文件后,以追加的方式写文件 uf_end
只要标记之间不冲突,就可以联合使用,如：
O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC
3.read/write
read/write函数都是系统调用函数,运行在系统态,所以,实际开发中，
尽量不要频繁调用这此函数，如果要频繁地输入输出大量数据，应该尽量使用缓冲区，
以减少调用read/write的次数，从而提高效率。
4.文件偏移量
什么时候文件偏移量会移动:
1)lseek函数可以主动移动文件偏移量
2)read会移动文件偏移量
3)write会移动文件偏移量
5.文件加锁
5.1 文件锁的类型：
读锁 : 共享锁, 如果A进程对文件的某个区域加了读锁,
B进程也可以对文件的此区域加读锁,但是不能对此区域加写锁。
写锁 : 独占锁(排他锁), 如果A进程对文件的某个区域加了写锁,
B进程就不能对此区域加写锁, 也不能对此区域加读锁
1. F_GETLK的使用
测试某一个指定的锁是否可以加到文件上。
当调用fcntl(fd, F_GETLK, &lock);之后，如果lock中的值没有发生任何变化(除l_type变成F_UNLCK),
说明锁lock可以加到文件上。
如果测试锁不能加到文件上,那么内核会将导致加不上锁的原因锁保存到测试锁中,
重要的是,原因锁中的l_pid中保存的是另外一个进程(已经加了锁的进程)的进程ID.
2.当文件关闭或进程结束时，文件锁会自动释放。
3.stat
4.文件映射
mmap
struct s{
int a;
int b;
};
struct s e = {1,2}; C89
struct s e = {.a = 1, .b = 2} C99
struct s e = { a : 1, b : 2} GUN C
1.目录操作
1.1 操作目录
mkdir : 创建目录
rmdir : 删除目录(只能删除空目录)
chdir : 改变当前工作目录(进入目录)
getcwd : 返回当前工作目录
1.2 读目录内容
#include
directory entry : 目录项
打开目录
DIR* opendir(char* name);
读取已打开目录的其中一个目录项
struct dirent* readdir(DIR* dir);
目录项的类型 d_type :
1 : 管道文件
4 : 目录
8 : 普通文件
10 : 软连接文件
12 : Socket文件
2.进程
Solaris进程状态:
S : sleep睡眠状态
O : 可运行状态
T : 挂起状态(阻塞)
R : 运行状态
Z : 僵尸(僵死)进程
进程之间的父子关系:
1) A进程启动了B进程,A就是B的父进程。启动之后父子进程同时运行。如果子进程B先结束,子进程会通知父进程A，父进程会回收子进程的相关资源。
2)父进程启动子进程后同时运行，父进程先结束运行，子进程成为孤儿进程，子进程马上认init为父进程。进程1(init)一般认为孤儿院。
3)父子进程同时运行，子进程先结束，通知父进程，父进程未响应，子进程结束了。父进程的进程表项中依然记录着一个子进程，这个子进程就成了僵尸进程。
3.操作进程
proccess descriptor
getpid, getppid, getuid, geteuid
fork
4.退出进程
4.1 正常退出
在main函数中return,或在进程任何位置调用exit都会导致进程正常结束。进程正常结束前，会自动调用atexit注册在进程上的一些函数，进程的缓冲区也会被清空...
4.2 立即退出
当进程调用了下面两个函数的其中一个时，进程会立即结束，atexit注册的函数不会调用,进程的缓冲区也不会清空...
#include
_Exit(int); //标准C语言版本
或 #include
_exit(int); //标准Unix版本
1.信号(signal)
信号是一种中断。中断是系统调度一种常见方式。
具体说就是暂停当前任务，来处理更重要的任务。
信号是软件中断。是进程之间的通信技术之一。
信号一般处理的都是异常情况,如：
CTRL+C会产生信号: 直接终止
CTRL+\会产生信号: 退出
内存访问异常,产生信号 : 段错误
文件访问异常,产生信号 : 总路错误
错误的数学运算除零 : 浮点数例外
信号本质上是一个整数，这此整数几乎都有一个名字，这个名字被定义成了宏:
#define SIGINT 2
2.信号的分类
不可靠信号,不支持排队,容易丢失。（1～32）
可靠信号,支持排队,不会丢失。（33～64）
3.信号是如何产生的
3.1 访问资源出现
访问内存出现段错误
文件出现总路错误
除零出现浮点数例外
....
3.2 用户中断
CTRL+C, CTRL+\
3.3 进程调用一些函数发送的信号
kill函数
alarm函数
raise函数
sigqueue函数
setitimer函数
......
3.4 shell发出的信号(命令)
kill命令
4.进程如何处理信号:
4.1 默认,当信号来时，采取默认动作
不同的信号默认动作不一样,绝大部分信号的默认处理动作是退出进程。
4.2 忽略,当信号来时,不做任何处理
4.3 捕获
当信号到来时,捕获信号并调用指定函数处理。
5.注册信号处理函数
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler signal(int sig,sighandler_t h);
signal函数的本质:
void (*signal(int s,void(*f)(int)))int();
返回值:
如果安装(注册)信号处理器,安装(注册)成功,signal函数返回处理器(信号处理函数)本身。如果失败,返回-1。 (void(*)(int))-1;
#define SIG_ERR (void(*)(int))-1
if(signal(3, fa)==SIG_ERR){
perror("安装失败"),exit(-1);
}
6.子进程的信号问题
6.1 子进程会继承父进程的信号处理方式。
6.2 但是，如果子进程是调用了exec函数的，那么父进程中忽略的信号处理方式会被子进程继承，捕获并调用函数处理的信号会被子进程恢复成默认行为。
7.发送信号的函数
7.1 kill函数
int kill(pid_t pid, int signo);
pid:
>0 : 给pid进程发送信号signo
==0 : 给当前进程组的所有进程发signo
==-1 : 给有权限发送的所有进程发signo
<-1 : 给指定进程组(pid的绝对值)发signo
signo :
要发送的信号
0 : 并不真正的发送信号,只是用来测试能否则给进程发送,如果可以发,函数返回0
返回值： 0 : 发送成功
-1 : 发送失败
7.2 raise函数
只是给自己(当前进程)发信号,相当于:
kill(getpid(), sig);
7.3 alarm函数
类似计数器
7.4 setitimer 计数器
7.5 sigqueue
8. sleep
是一个不可重入函数,如malloc也是不可重入函数。
pause
阻塞当前进程，等信号到来。信号到来后，进程先处理信号(默认,忽略,调用函数),处理完后pause函数会返回-1
9.信号屏蔽
9.1 信号集
信号集是一个变量,此变量可以表示多个信号。信号集变量的类型是sigset_t
9.2 设置进程信号屏蔽字
int sigprocmask(int how, sigset_t*new,sigset_t* old);
new : 要设置的新的信号屏蔽字
old : 将以前的信号屏蔽字保存到此变量中
how:
SIG_BLOCK 将新的信号屏蔽字填加到当前信号屏蔽字中。
1 2 3 + 3 4 5 = 1 2 3 4 5
SIG_UNBLOCK 从当前屏蔽字中删除指定的信号集
1 2 3 + 3 4 5 = 1 2
SIG_SETMASK 设置当前信号屏蔽为new
1 2 3 + 3 4 5 = 3 4 5
10. sigaction函数
10.1 函数功能:
安装(注册)一个信号处理器,和 signal是一样的,但功能比signal多一点。
10.2 struct sigaction
struct sigaction{
sa_handler : 一般情况使用信号处理函数
sa_sigaction : 需要信号的详细信息时使用的信号处理函数
sa_mask : 正在调用信号处理函数期间自动屏蔽掉的信号集
flags : 标记
};
flags:
SA_RESETHAND/SA_ONESHOT :
当执行完第一次信号处理函数后，将此信号的处理方式恢复成默认行为
SA_NODEFER/SA_NOMASK :
当正在处理一个信号时，如果此信号现次到,马上处理新的信号。
SA_SIGINFO :
信号处理函数将使用sa_sigaction，并且信号处理函数可以获取此信号相关的一些信息，如:发送者，信号携带的数据等....
1.进程组
将多个进程编组,可以形成进程组。多个进程放入一个组可以统一对这些进程进行操作。
setpgrp(); //设置进程组
setpgid(pid_t pid, pid_t gpid); //将进程放入进程组
kill(-pid, 2);//组指定的进程组发信号
2. 发送信号函数sigqueue
此函数在发送信号的同时,可以携带一个数据。
联合 union
union{
int x;
char cs[4];
};
x=0x41424344;
cout << cs << endl;//DCBA
3.计时器
每一个进程都有三个计时器(由内核维护):
真实计时器(Real iTimer)
程序运行总时间(用户态+系统态+睡眠)
虚拟计时器(Virtual iTimer)
用户态时间
实用计时器(Prof iTimer)
用户态＋内核(系统)态
4.进程间通信
Inter Process communication(IPC)
管道
XSI IPC :
共享存储段
消息队列
信号量集
Socket通信
5.管道通信
5.1 创建管道文件
5.1.1 用命令mkfifo创建
5.1.2 在程序中用函数mkfifo创建
5.2 用读写文件方式进行通信
1)打开管道文件
2)以读写文件的方式通信
3)关闭文件
4)删除管道文件
5.3 无名管道
不必在磁盘上创建管道文件,依赖的管道文件在内存中自动创建:
pipe 函数会自动创建管道文件并打开。
无名管道只能用于父子进程之间的通信。
6. 共享存储段
6.1 生成key
6.2 创建共享存储段
6.3 获取已有的共享存储段的ID
6.4 挂接(映射)到共享存储段
6.5 脱接(解除映射)共享存储段
6.5 shmctl函数
IPC_STAT
IPC_SET
IPC_RMID
进程间通信
管道
XSI IPC
1. XSI IPC通信的共性:
共享存储段,消息队列,信号量集
1.1 必需有key,key是创建和获取IPC通信结构的唯一依据。
1.2 生成key:
1)直接使用IPC_PRIVATE做为key.这种办法很少很用,因为IPC_PRIVATE只能在创建IPC结构时使用。
2)在共享头文件中直接定义key的值。
3)调用ftok函数生成key
ftok函数要求路径是真实的。
当前目录是:/home/soft01/unixc/day09
key1 = ftok(".", 100);
key2 = ftok("/home/soft01/unixc/day09",100);
key1 == key2 ?
1.3 都需要IPC结构通信。
IPC结构是内核创建并管理的一个通信媒介。
1.4 创建和获得ID都是同一个函数，创建时都需要指定标志:IPC_CREAT,如果想创建的IPC结构已经存在,那么IPC_EXCL就会起作用。另外，标志中一定要有权限:
IPC_CREAT|IPC_EXCL|0600
1.5都有一个控制函数
shmctl, msgctl, semctl
这此函数有共同的功能:
IPC_STAT : 用来获取IPC结构的属性，并保存到指定的结构中。
IPC_SET : 用来修改权限
IPC_RMID : 用来删除IPC结构
2.消息队列
2.1消息的分类
无类型消息:
任何类型的数据都可以做为消息发送和接收
有类型消息:
有类型消息一定是一个结构体,而且结构的第一个成员一定是long类型的成员,表示消息的类型:
struct msg{
lont mtype;//类型
//..消息的数据
};
2.2 无类型的消息
发送无类型消息时，直接发送就可以了。
1.信号量集(Semaphore Array)
集中可以有多个计数器。可以对多个资源进行保护,保护指限制访问这此资源的进程数量。
1.1 使用信号量集:
1)生成key
2)创建信号量集
3)初始化信号量集
4)使用信号量保护资源
2. 网络通信
Socket通信
2.1 Socket
插座,套接字
在Unix网络通信中，socket可以认为是一个文件,这个文件可以socket文件,也可以是网络。专门有socket描述符来表示一个socket.
2.2 IP
在网络中唯一标识一台计算机
192.168.182.53
255.255.255.0
-----------------------
192.168.182.0 网络地址
53 主机地址
2.3通信模型
1)创建一个socket
2)准备通信地址
3)绑定
4)通信
5)关闭socket
2.4 socket函数
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain : 域, 用来选择通信使用的协议簇(protocol family)。
PF_UNIX,PF_LOCAL,PF_FILE
AF_UNIX,AF_LOCAL,AF_FILE : 本地通信
PF_INET,AF_INET : 网络通信(TCP/IP) IPv4
PF_INET6,AF_INET6:网络通信(TCP/IP) IPv6
PF_IPX : Novell通信协议
PF_PACKET : 内核通信协议
type : 通信类型
SOCK_STREAM : 以数据流的方式通信
SOCK_DGRAM : 以数据报的方式通信
protocol : 通信协议
一般情况下是无效的。经常传0
前两个参数基本上可以确定通信协议。
返回值:
socket描述符(类似于文件描述符)
返回-1,说明创建socket失败
2.5准备通信地址
#include
struct sockaddr{
sa_family;//协议簇
sa_data;//地址
};
本地通信地址：
#include
struct sockaddr_un{
int sun_family;//协议簇
char sun_path[];//socket文件路径
};
TCP/IP通信地址:
struct sockaddr_in{
sin_family;//协议簇00010010
short sin_port;//端口号
sin_addr;//IP地址
};
2.6 端口号
用来定位一个进程的整数值。IP可以定位一台网络上的计算机,端口号可以定位这个计算机上的一个进程。
是一个unsigned short类型的整数,范围0~65535,逻辑上一个端口号代表一个进程。
默认端口号：
http: 80
www.tarena.com.cn ==> http://www.tarena.com.cn:80 ==> http://212.34.12.89:80 ==> 服务进程(web服务) ==>html==>回到浏览==>解析并显示html页面。
ftp : 21
telnet : 23
0~1024之间的端口号一般都被系统使用。
网络字节序和本地字节序的转换:
htons
htonl
ntohs
ntohl
2.7 IP地址
2.7.1 IP地址的表示方式:
1)点分十进制
192.168.182.53
2)十六进制(二进制)
C0A8B635
3)整数 3232282165
2.7.2 IP地址转换:
inet_addr : 点分十进制=>整数
3.TCP通信
一对一 一对多(C/S) Client/Server
面向连接,可靠的 传输协议
3.1 Server:
1)创建socket
2)准备地址
3)绑定
4)监听
listen(int sockfd, int len);
让服务最多准备多长的队列缓存申请连接的客户端。
5)等待客户连接
int accept(int sockfd, struct sockaddr*addr, sockaddr_t* len);
addr: 用来客户端的地址
len: 必需有值(输入输出参数)
返回值:成功后，会返回一个socket,此socket已经和客户端建立了连接关系,服务要和客户端通信,就使用此socket
6)和客户端通信
7)关闭
3.2 客户端
4.UDP通信
无连接的,不可靠的 传输协议
1.UDP通信
1.1 server
1)创建socket
2)准备地址
3)绑定
4)通信
5)关闭
1.2 client
1)创建socket
2)准备服务器端地址
3)连接(可以连接,也可以不连接)
4)通信
5)关闭
2.多线程
2.1线程
执行中的一段程序序列。
和进程的区别：
1)线程是进程一部分,属于进程
2)进程是资源分配的基本单位，拥有自己独立的内存空间。
3)线程没有自己独立的内存空间,进程中的多个线程共享共享的所有资源(内存...)
4)启动一个进程需要消耗更多的系统资源和系统时间,而启动一个线程需要的资源和时间较少。
进程是重量级的,线程是轻量级的。
2.2 启动线程
#include
POSIX规范中规定的多线程整个方案。
int pthread_create(
pthread_t* id,//线程ID
pthread_attr_t* attr,//线程属性
void*(*f)(void*),//线程任务
void* p);//任务参数
id : 输出参数,返回线程id
attr : 用来设置线程的属性,NULL表示默认
f : 函数表示线程的任务,线程启动后会自动调用此函数
p : 给f函数传的参数
返回值:
成功返回0，失败返回错误原因(错误代码)
多线程函数大部分都如此设计返回值。
2.3 主线程和普通线程
当线程成功创建后,直接开始运行。main函数是主线程,一个进程中只要主线程结束,进程就会退出,进程退出时,进程中的线程直接消失。
进程中，多个线程在一个时间段内是并发(同时)的运行, 但在一个时间点,只有一个线程运行(CPU只有一个)。
2.4 多线程作用:
提高程序运行效率。由多个线程同时执行多个任务。
2.5 给线程函数传参数
2.6 线程函数的返回值
只能返回全局变量的地址或静态变量的地址等,总之,返回的地址指向的空间不能随线程的结束而释放。
3.线程函数介绍
3.1 返回当前线程的ID:
pthread_self
3.2 判断两个线程是否是同一个
pthread_equal(pthread_t id1,pthread_t id2);
3.3 线程终止
1)线程函数结束,线程终止。
2)线程函数中调用pthread_exit,线程终止
3)被别的线程终止,或自身出问题
3.4 线程分离
处理分离状态的线程不能被join
pthread_detach
3.5 线程取消
一个线程可以取消另外一个线程的运行,前提是被取消的线程允许取消。一个线程默认是允许被取消的。
pthread_cancel :取消指定线程
可以让线程不被取消:
pthread_setcancelstate(int , int*);
PTHREAD_CANCEL_ENABLE : 打开取消
PTHREAD_CANCEL_DISABLE : 关闭取消
设置取消类型:
pthread_setcanceltype(int, int*);
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED : 取消点取消
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS:立即取消
4.线程属性
1)定义属性变量
pthread_attr_t attr;
2)初始化变量
pthread_attr_init
3)设置具体的属性
pthread_attr_setxxxxxxx
4)启动线程
pthread_create(&id, &attr, ....);
5)销毁属性变量
pthread_destroy(&attr)
5.线程同步
一个进程中的多个线程是共享进程中的相关资源的,那么，在多个线程同时对同一个数据进行访问(读写)时，
会造成数据的不完整和不一致。为了避免这种问题，我们就需要对多个线程进行同步协调。
5.1 互斥量(互斥锁)
5.2 信号量
5.3 条件变量
附:
restrict:
C99新增语法,此关键字只能出现在函数的指针参数上。主要作用是提高此指针参数在函数中的访问效率。
struct Data{
int x;
int y;
char name[];
//...
};
void fa(struct Data*restrict d){
for(int i=0; i<1000000; i++){
d->x
d->y
d->name
}
}
void fa(struct Data d){
for(int i=0; i<1000000; i++){
d.x
d.y
d.name
}
}
线程:
1)相关函数调用
2)理解 并发运行
并发量
1.线程并发访问临界资源
2.互斥锁(互斥量) mutex
是一个变量,代表一把锁。独占锁,排它锁
1)定义一个互斥量(变量)
类型: pthred_mutex_t
pthread_mutex_t lock;
2)初始化互斥量
pthread_mutex_init
或 :
lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
3)加锁
pthread_mutex_lock(&lock);
4)解锁
pthread_mutex_unlock(&lock);
5)销毁
pthread_mutex_destroy(&lock);
3.死锁
两个线程A,B，两个互斥量 lock1,lock2
A {
lock(&lock1);
...//访问共享资源1
lock(&lock2);
...//访问共享资源2
unlock(&lock2);
unlock(&lock1);
}
B {
lock(&lock2);
...//访问共享资源2
lock(&lock1);
...//访问共享资源1
unlock(&lock1);
unlock(&lock2);
}
如果线程A和线程B 同时运行，有可能发生死锁。
避免死锁的经验：
顺序上锁，反向解锁，不要回调。
是变量,当计数器用
#include
1)定义信号量(变量)
sem_t sem;
2)初始化信号量值(给计数器赋初始值)
sem_init(sem_t* sem, int ps,int value);
sem: 要初始化的信号量
ps :
0 ： 线程间共享的信号量
非0 ：进程间共享的信号量
value :信号量的初始值
3)获取一个信号量(减1)
sem_wait(&sem)
当信号量的初始值为1时相当于加锁
4)释放一个信号量(加1)
sem_post(&sem)
当信号量值为0时相当于解锁
5)销毁
sem_destroy(&sem)
两种用法:
1)初始化为1,当锁来用,相当于互斥量
2)初始化为一个整数,用于限制同时访问某资源的线程数,相当计数器。
5.条件变量
5.1 生产者和消费者问题
数据 IT
5.2 使用条件变量,可以让当前线程阻塞
当某个条件成立时,当前线程已经无法继续运行,让当前线程主动进入阻塞状态。
1)是一个变量,类型pthread_cond_t
pthread_cond_t full;
2)初始化条件变量
pthread_cond_init函数
或 full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
3)当条件成立,让当前线程阻塞:
pthread_cond_wait(
pthread_cond_t*cond,
pthread_mutex_t*mutex);
cond: 让当前线程阻塞在此变量中。
mutex: 线程阻塞前释放该锁
4)其他线程唤醒被阻塞在条件变量中的线程
唤醒一个:
pthread_cond_signal(pthread_cond_t*);
唤醒所有:
pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t*);
5)销毁
pthread_cond_destroy