总结：IO进程

目录

IO部分:

进程部分：

面试题

1.标准IO和文件IO的区别是什么？ 

2. 什么是库，静态库和动态库的区别？

3. 什么是孤儿进程？什么是僵尸进程？

4.什么是守护进程？创建步骤？

5.进程和线程的区别？

7.进程间通讯方式有哪些，分别描述一下？效率最高是哪种?

8.无名管道和有名管道的区别？

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IO部分:

1.标准IO： 概念、特点、函数(fopen/freopen、fclose、fgetc/fputc、fgets/fputs、fread/fwrite、rewind/fseek/ftell)

练习：cat、wc -l、head、计算时间、cp

2.文件IO：概念、特点、函数(open、close、read、write、lseek)

练习：cp

3.文件属性获取：stat

4.目录操作: opendir、closedir、readdir、chdir

进程部分：

1.进程基础: 进程和程序的区别、特点、三个段、分类、状态、函数(fork、wait/waitpid、exit/_exit、getpid/getppid、exec函数组)、守护进程(特点、步骤)

练习: 父子进程实现cp

2.线程基础：和进程的区别、函数(pthread_create、pthread_join/pthread_detach、pthread_exit)、同步(信号量、函数sem_init/sem_wait/sem_post)、互斥(互斥锁、函数pthread_mutex_init/pthread_mutex_lock/pthread_mutex_unlock/phtread_mutex_destroy)、条件变量(和互斥锁搭配实现同步、函数pthread_cond_init/pthread_cond_wait/pthread_cond_signal/pthread_cond_destroy)

3.进程间通信：

无名管道：特点、pipe、步骤

有名管道：特点、mkfifo、步骤

信号：特点（异步）、信号处理方式、函数

共享内存：特点、步骤、函数

信号灯集：特点、步骤、函数

消息队列：特点、步骤、函数

面试题

1. 标准IO和文件IO的区别是什么？
2. 什么是库，静态库和动态库的区别？
3. 什么是孤儿进程？什么是僵尸进程？
4. 什么是守护进程？创建步骤？
5. 进程和线程的区别？
6. 线程的同步和互斥，怎么实现？什么是异步？什么是阻塞? 什么是非阻塞?
7. 进程间通讯方式有哪些，分别描述一下？效率最高是哪种?
8. 无名管道和有名管道的区别？

1.标准IO和文件IO的区别是什么？ 

标准IO	文件IO
有缓冲机制 围绕流进行操作，FILE* 默认打开三个流：stdin/stdout/stderr 只能操作普通文件 程序可移植性较强	没有缓冲机制 围绕文件描述符进行操作，非负整数 默认打开三个文件描述符：0/1/2 可以操作除了目录以外其他类型文件 程序可移植性较弱

2. 什么是库，静态库和动态库的区别？

• 库：把一些常用的函数的目标文件打包在一起，提供相应的函数接口，便于程序员使用。本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式文件。

• 区别：

静态库：编译阶段，体积大，移植性好，升级麻烦，以.a结尾。

动态库： 运行阶段加载代码，体积小，移植性差，升级简单，以.so结尾。

3. 什么是孤儿进程？什么是僵尸进程？

 若父进程先结束，子进程成为孤儿进程，被init进程收养，子进程变成后台进程。

若子进程先结束，父进程如果没有及时回收资源，子进程变成僵尸进程（要避免僵尸进程产生）

4.什么是守护进程？创建步骤？

• 守护进程？

守护进程是后台进程；

生命周期比较长，从系统启动时开启，系统关闭时结束；

它是脱离控制终端且周期执行的进程。

• 步骤

1） 创建子进程，父进程退出，让子进程变成孤儿进程，成为后台进程: fork()

2） 在子进程中创建新会话：setsid()

3） 改变进程运行路径为根目录: chdir("/")

4） 重设文件权限掩码： umask(0)

5） 关闭文件描述符：close(

5.进程和线程的区别？

相同点 ：

都为操作系统提供了并发执行能力

不同点：

调度和资源：线程是系统调度的最小单位; 进程是资源分配的最小单位

地址空间方面：同一个进程创建的多个线程共享该进程的资源；进程的地址空间相互独立

通信方面：线程通信相对简单，只需要通过全局变量可以实现，但是需要考虑临界资源访问的问题；进程通信比较复杂，需要借助进程间的通信机制(借助3g-4g内核空间)

安全性方面：线程安全性差一些，当进程结束时会导致所有线程退出；进程相对安全

6.线程的同步和互斥，怎么实现？什么是异步？什么是阻塞? 什么是非阻塞?

• 什么是同步？什么是互斥？

同步： 指的是多个任务(线程)按照约定的顺序相互配合完成一件事情

互斥：多个线程在访问临界资源时，同一时间只能一个线程访问

• 同步用什么实现？ 接口哪些以及什么功能？

信号量：

sem_init: 信号量初始化

sem_wait: 申请资源,P操作, 如果没有资源可以用, 阻塞,-1

sem_post: 释放资源,V操作, 非阻塞 +1

• 互斥用什么实现? 接口哪些以及什么功能?

互斥锁：

pthread_mutex_init 初始化

pthread_mutex_lock 上锁

pthread_mutex_unlock 解锁

pthread_mutex_destroy 销毁

• 什么是阻塞和非阻塞？

阻塞(blocking)、非阻塞（non-blocking)：可以简单理解为需要做一件事能不能立即得到返回应答，如果不能立即获得返回，需要等待，那就阻塞了，在等待的过程中可以做其它事情。否则就可以理解为非阻塞。

7.进程间通讯方式有哪些，分别描述一下？效率最高是哪种?

无名管道

1. 只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信
2. 半双工的通信模式，具有固定的读端fd[0]和写端fd[1]。
3. 管道可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写可以使用文件IO如read、write函数。
4. 管道是基于文件描述符的通信方式。当一个管道建立时，它会创建两个文件描述符 fd[0]和fd[1]。其中fd[0]固定用于读管道，而fd[1]固定用于写管道。

有名管道

1. 有名管道可以使互不相关的两个进程互相通信。
2. 有名管道可以通过路径名来指出，并且在文件系统中可见，但内容存放在内存中。但是读写数据不会存在文件中，而是在管道中。
3. 进程通过文件IO来操作有名管道。
4. 有名管道遵循先进先出规则
5. 不支持如lseek() 操作

信号

        1.信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，是一种异步通信方式

        2.信号可以直接进行用户空间进程和内核进程之间的交互，内核进程也可以利用它来通知用户空间进程发生了哪些系统事件。

        3.如果该进程当前并未处于执行态，则该信号就由内核保存起来，直到该进程恢复执行再传递给它；如果一个信号被进程设置为阻塞，则该信号的传递被延迟，直到其阻塞被取消时才被传递给进程。

共享内存

        1.共享内存是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。

        2.为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程

将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高的效率。

        3.由于多个进程共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等

信号灯集

信号灯(semaphore)，也叫信号量，信号灯集是一个信号灯的集合。它是不同进程间或一个给定进程内部不同线程间同步的机制；

而Posix信号灯指的是单个计数信号灯：无名信号灯、有名信号灯。（咱们学的是无名信号灯）

System V的信号灯是一个或者多个信号灯的一个集合。其中的每一个都是单独的计数信号灯。

通过信号灯集实现共享内存的同步操作

消息队列

消息队列是IPC对象(活动在内核级别的一种进程间通信的工具)的一种

一个消息队列由一个标识符 (即队列ID)来标识

消息队列就是一个消息的列表。用户可以在消息队列中添加消息、读取消息等

消息队列可以按照类型(自己设一个值作为类型)来发送/接收消息

效率最高的为共享内存

8.无名管道和有名管道的区别？

	无名管道	有名管道
使用场景	具有亲缘关系的进程间	不相干的进程可以通信
特点	半双工通信方式 固定的读端fd[0]和写端fd[1] 可以看作一种特殊的文件，通过文件IO进行操作	在文件系统中会存在管道文件，数据存放在内核空间 通过文件IO进程操作 不支持定位操作，遵循队列原则先进先出
函数	pipe() 直接read/write	mkfifo() 先打开open,然后read/write
读写特性	当管道中无数据读阻塞 当管道中写满数据时写阻塞 关闭读端往管道中写会导致管道破裂	以只读方式打开打开阻塞，直到另一个进程把写打开 以只写方式打开打开阻塞，直到另一个进程把读打开 可读可写的方式打开，如果没数据读阻塞