Linux程序设计入门 - fork, pthread, and signals

在UNIX程序设计中，学会fork及signal的运用，算是相当基本的功夫。  
 
   
  fork()及在UNIX程序设计中，学会fork及signal的运用，算是相当基本的功夫。  
 
   
  fork()及signal经常运用在daemon守护神这一类常驻程序，另外像 
   
  a4c.tty/yact/chdrv这些中文终端机程序也有用到，一般如 
   
  Mozilla/Apache/Squid等大程序几乎都一定会用到。  
 
   
  虽然在UNIX下的程序写作，对thread的功能需求并非很大，但thread在现代的 
   
  作业系统中，几乎都已经存在了。pthread是Linux上的thread函数库，如果您 
   
  要在Linux下撰写多线程序，例如MP3播放程序，熟悉pthread的用法是必要的。 
 
   
  pthread及signal都可以用一大章来讨论。在这里，我只谈及最简单及常用的技 
   
  巧，当您熟悉这些基本技巧的运用後，再找一些专门深入探讨pthread及signal 
   
  程序写作的书籍来研究。这些进阶的写法，用到的机会较少，将层次分明，学 
   
  习速度应该会比较快。  
 
 
   
  程序分歧fork() 
 
   
  fork()会产生一个与父程序相同的子程序，唯一不同之处在於其process 
   
  id(pid)。  
 
   
  如果我们要撰写守护神程序，或是例如网路伺服器，需要多个行程来同时提供 
   
  多个连线，可以利用fork()来产生多个相同的行程。  
 
   
  函数宣告 
 
   
  pid_t fork(void);  
   
  pid_t vfork(void);  
 
   
  返回值: 
 
   
  -1 : 失败。  
   
    0 : 子程序。  
   
  >0 : 将子程序的process id传回给父程序。  
 
   
  在Linux下fork()及vfork()是相同的东西。  
 
   
  范例一: fork.c 
 
   
  在这个范例中，我们示范fork()的标准用法。  
 
   
  

 #include <stdio.h>

   #include <stdlib.h>

   #include <unistd.h>


   void main(void)

   {

     pid_t pid;


     printf("hello/n");

     pid = fork();


     switch (pid) {

       case -1: printf("failure!/n"); break;

       case  0: printf("I am child!/n"); break;

       default: printf("my child is %d/n",pid); break;

     }

     for (;;) { /* do something here */ }

   }

 
   
  编译: 
 
   
  gcc -o ex1 fork.c  
 
   
  执行结果: 
 
   
  ./ex1 &  
 
   
  hello  
   
  my child is 8650  
   
  I am child!  
 
   
  我们可以见到，使用fork()，可将一个程序分岐成两个。在分歧之前的程序码 
   
  只执行一次。  
 
   
  检验行程: 
 
   
  ps | grep ex1  
 
   
   8649  p0 R    0:40 ./ex1  
   
   8650  p0 R    0:40 ./ex1  
 
   
  8649是父程序的pid，8650则为子程序的pid。  
   
  您会需要用到"killall ex1"来杀掉两个行程。  
 
   
  范例二: daemon.c 
 
   
  在UNIX中，我们一般都利用fork()，来实作所谓的"守护神程序"，也就是DOS中 
   
  所谓的"常驻程序"。一般的技巧是将父程序结束，而子程序便成为"守护神"。  
 
   
  这个范例中，示范一般标准的daemon写法。  
 
   
  

 #include <stdio.h>

   #include <stdlib.h>

   #include <unistd.h>


   void main(void)

   {

     pid_t pid;


     pid = fork();


     if (pid>0) {

       printf("daemon on duty!/n");

       exit(0);

     } else

     if (pid<0) {

       printf("Can't fork!/n");

       exit(-1);

     }


     for (;;) {

       printf("I am the daemon!/n");

       sleep(3);

       /* do something your own here */

     }


   }

    
  编译: 
 
   
  gcc -o ex2 daemon.c  
 
   
  执行结果: 
 
   
  ./ex2  
 
   
  daemon on duty!  
   
  I am the daemon!  
   
  接下来每三秒钟，都会出现一个"I am the daemon!"的讯息，这表示您的程序 
   
  已经"长驻"在系统中了。  
 
   
  检验行程: 
 
   
  ps | grep ex2  
 
   
  8753  p0 S    0:00 ./ex2  
 
   
  注意到在范例一中，我们下的指令为"./ex1 &"，而在范例二中为"./ex2"，没 
   
  有"&"符号。  
   
     
 
   
  范例三: lock.c 
 
   
  许多的时候，我们希望"守护神"在系统中只有一个，这时候会需要用到pid 
   
  lock的技巧。如果您注意到/var/run目录中的内容，您会发现到有许多的*.pid 
   
  档，观看其内容都是一些数字，这些数字其实就是该行程的pid。  
 
   

 #include <stdio.h>

 #include <stdlib.h>

 #include <unistd.h>


 void main(void)

 {

   FILE *fp;

   pid_t pid;



     exit(-1);

   }


   act.sa_handler = quit;

   act.sa_flags   = 0;

   sigemptyset(&act.sa_mask);

   sigaction(SIGTERM,&act,NULL);

   sigaction(SIGHUP,&act,NULL);

   sigaction(SIGINT,&act,NULL);

   sigaction(SIGQUIT,&act,NULL);

   sigaction(SIGUSR1,&act,NULL);

   sigaction(SIGUSR2,&act,NULL);


   for (;;) {

     sleep(3);

   }

 }

  
   
  编译: 
 
   
  gcc -o ex1 lock.c  
 
   
  执行 
 
   
  ./ex1  
 
   
  daemon on duty!  
 
   
  送信号 
 
   
  我们先找出该守护神程序的pid  
 
   
  PID=`cat /var/run/lock.pid`  
 
   
  接下来利用kill来送信号  
 
   
  kill $PID  
 
   
  Receive signal 15  
 
   
  程序将会结束，并且/var/run/lock.pid将会被删除掉，以便下一次daemon再启 
   
  动。注意到如果quit函数内，没有放exit()，程序将永远杀不掉。  
 
   
  接下来送一些其它的信号试试看。  
   
  ./ex1  
   
  PID=`cat /var/run/lock.pid`  
   
  kill -HUP $PID  
 
   
  Receive signal 1  
 
   
  您可以自行试试  
   
  kill -INT $PID  
   
  kill -QUIT $PID  
   
  kill -ILL $PID  
   
  .  
   
  .  
   
  .  
   
  等等这些信号，看看他们的结果如何。  
 
   
  信号的定义 
 
   
  在/usr/include/signum.h中有各种信号的定义  
   
  #define SIGHUP          1       /* Hangup (POSIX).  */  
   
  #define SIGINT          2       /* Interrupt (ANSI).  */  
   
  #define SIGQUIT         3       /* Quit (POSIX).  */  
   
  #define SIGILL          4       /* Illegal instruction (ANSI).  */  
   
  #define SIGTRAP         5       /* Trace trap (POSIX).  */  
   
  #define SIGABRT         6       /* Abort (ANSI).  */  
   
  #define SIGIOT          6       /* IOT trap (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGBUS          7       /* BUS error (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGFPE          8       /* Floating-point exception (ANSI).  
   
  */  
   
  #define SIGKILL         9       /* Kill, unblockable (POSIX).  */  
   
  #define SIGUSR1         10      /* User-defined signal 1 (POSIX).  */ 
 
   
  #define SIGSEGV         11      /* Segmentation violation (ANSI).  */ 
 
   
  #define SIGUSR2         12      /* User-defined signal 2 (POSIX).  */ 
 
   
  #define SIGPIPE         13      /* Broken pipe (POSIX).  */  
   
  #define SIGALRM         14      /* Alarm clock (POSIX).  */  
   
  #define SIGTERM         15      /* Termination (ANSI).  */  
   
  #define SIGSTKFLT       16      /* ??? */  
   
  #define SIGCLD          SIGCHLD /* Same as SIGCHLD (System V).  */  
   
  #define SIGCHLD         17      /* Child status has changed (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGCONT         18      /* Continue (POSIX).  */  
   
  #define SIGSTOP         19      /* Stop, unblockable (POSIX).  */  
   
  #define SIGTSTP         20      /* Keyboard stop (POSIX).  */  
   
  #define SIGTTIN         21      /* Background read from tty (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGTTOU         22      /* Background write to tty (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGURG          23      /* Urgent condition on socket (4.2 
   
  BSD).  */  
   
  #define SIGXCPU         24      /* CPU limit exceeded (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGXFSZ         25      /* File size limit exceeded (4.2 
   
  BSD).  */  
   
  #define SIGVTALRM       26      /* Virtual alarm clock (4.2 BSD).  */ 
 
   
  #define SIGPROF         27      /* Profiling alarm clock (4.2 BSD).  
   
  */  
   
  #define SIGWINCH        28      /* Window size change (4.3 BSD, Sun). 
   
    */  
   
  #define SIGPOLL         SIGIO   /* Pollable event occurred (System 
   
  V).  */  
   
  #define SIGIO           29      /* I/O now possible (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGPWR          30      /* Power failure restart (System V).  
   
  */  
   
  #define SIGUNUSED       31  
 
   
  函数宣告: 
 
   
  Signal Operators  
 
   
       int sigemptyset(sigset_t *set);  
   
       int sigfillset(sigset_t *set);  
   
       int sigaddset(sigset_t *set, int signum);  
   
       int sigdelset(sigset_t *set, int signum);  
   
       int sigismember(const sigset_t *set, int signum);  
 
   
  Signal Handling Functions  
 
   
       int sigaction(int signum,  const  struct  sigaction  *act,struct 
   
       sigaction *oldact);  
   
       int  sigprocmask(int  how,  const  sigset_t *set, sigset_t 
   
       *oldset);  
   
       int sigpending(sigset_t *set);  
   
       int sigsuspend(const sigset_t *mask);  
 
   
  Structure Signal Action  
   
  struct sigaction {  
   
                   void (*sa_handler)(int);  
   
                   sigset_t sa_mask;  
   
                   int sa_flags;  
   
                   void (*sa_restorer)(void);  
   
               }  
   
     
 
 
 
   
  OK STATION, Webmaster, Brian Lin  
   
     
   
   转自:http://docs.huihoo.com/gnu/linux1/tutorial4.htmlsignal经常运用在daemon守护神这一类常驻程序，另外像 
   
  a4c.tty/yact/chdrv这些中文终端机程序也有用到，一般如 
   
  Mozilla/Apache/Squid等大程序几乎都一定会用到。  
 
   
  虽然在UNIX下的程序写作，对thread的功能需求并非很大，但thread在现代的 
   
  作业系统中，几乎都已经存在了。pthread是Linux上的thread函数库，如果您 
   
  要在Linux下撰写多线程序，例如MP3播放程序，熟悉pthread的用法是必要的。 
 
   
  pthread及signal都可以用一大章来讨论。在这里，我只谈及最简单及常用的技 
   
  巧，当您熟悉这些基本技巧的运用後，再找一些专门深入探讨pthread及signal 
   
  程序写作的书籍来研究。这些进阶的写法，用到的机会较少，将层次分明，学 
   
  习速度应该会比较快。  
 
 
   
  程序分歧fork() 
 
   
  fork()会产生一个与父程序相同的子程序，唯一不同之处在於其process 
   
  id(pid)。  
 
   
  如果我们要撰写守护神程序，或是例如网路伺服器，需要多个行程来同时提供 
   
  多个连线，可以利用fork()来产生多个相同的行程。  
 
   
  函数宣告 
 
   
  pid_t fork(void);  
   
  pid_t vfork(void);  
 
   
  返回值: 
 
   
  -1 : 失败。  
   
    0 : 子程序。  
   
  >0 : 将子程序的process id传回给父程序。  
 
   
  在Linux下fork()及vfork()是相同的东西。  
 
   
  范例一: fork.c 
 
   
  在这个范例中，我们示范fork()的标准用法。  
 
   
  

 #include <stdio.h>

   #include <stdlib.h>

   #include <unistd.h>


   void main(void)

   {

     pid_t pid;


     printf("hello/n");

     pid = fork();


     switch (pid) {

       case -1: printf("failure!/n"); break;

       case  0: printf("I am child!/n"); break;

       default: printf("my child is %d/n",pid); break;

     }

     for (;;) { /* do something here */ }

   }

 
   
  编译: 
 
   
  gcc -o ex1 fork.c  
 
   
  执行结果: 
 
   
  ./ex1 &  
 
   
  hello  
   
  my child is 8650  
   
  I am child!  
 
   
  我们可以见到，使用fork()，可将一个程序分岐成两个。在分歧之前的程序码 
   
  只执行一次。  
 
   
  检验行程: 
 
   
  ps | grep ex1  
 
   
   8649  p0 R    0:40 ./ex1  
   
   8650  p0 R    0:40 ./ex1  
 
   
  8649是父程序的pid，8650则为子程序的pid。  
   
  您会需要用到"killall ex1"来杀掉两个行程。  
 
   
  范例二: daemon.c 
 
   
  在UNIX中，我们一般都利用fork()，来实作所谓的"守护神程序"，也就是DOS中 
   
  所谓的"常驻程序"。一般的技巧是将父程序结束，而子程序便成为"守护神"。  
 
   
  这个范例中，示范一般标准的daemon写法。  
 
   
  

 #include <stdio.h>

   #include <stdlib.h>

   #include <unistd.h>


   void main(void)

   {

     pid_t pid;


     pid = fork();


     if (pid>0) {

       printf("daemon on duty!/n");

       exit(0);

     } else

     if (pid<0) {

       printf("Can't fork!/n");

       exit(-1);

     }


     for (;;) {

       printf("I am the daemon!/n");

       sleep(3);

       /* do something your own here */

     }


   }

    
  编译: 
 
   
  gcc -o ex2 daemon.c  
 
   
  执行结果: 
 
   
  ./ex2  
 
   
  daemon on duty!  
   
  I am the daemon!  
   
  接下来每三秒钟，都会出现一个"I am the daemon!"的讯息，这表示您的程序 
   
  已经"长驻"在系统中了。  
 
   
  检验行程: 
 
   
  ps | grep ex2  
 
   
  8753  p0 S    0:00 ./ex2  
 
   
  注意到在范例一中，我们下的指令为"./ex1 &"，而在范例二中为"./ex2"，没 
   
  有"&"符号。  
   
     
 
   
  范例三: lock.c 
 
   
  许多的时候，我们希望"守护神"在系统中只有一个，这时候会需要用到pid 
   
  lock的技巧。如果您注意到/var/run目录中的内容，您会发现到有许多的*.pid 
   
  档，观看其内容都是一些数字，这些数字其实就是该行程的pid。  
 
   

 #include <stdio.h>

 #include <stdlib.h>

 #include <unistd.h>


 void main(void)

 {

   FILE *fp;

   pid_t pid;



     exit(-1);

   }


   act.sa_handler = quit;

   act.sa_flags   = 0;

   sigemptyset(&act.sa_mask);

   sigaction(SIGTERM,&act,NULL);

   sigaction(SIGHUP,&act,NULL);

   sigaction(SIGINT,&act,NULL);

   sigaction(SIGQUIT,&act,NULL);

   sigaction(SIGUSR1,&act,NULL);

   sigaction(SIGUSR2,&act,NULL);


   for (;;) {

     sleep(3);

   }

 }

  
   
  编译: 
 
   
  gcc -o ex1 lock.c  
 
   
  执行 
 
   
  ./ex1  
 
   
  daemon on duty!  
 
   
  送信号 
 
   
  我们先找出该守护神程序的pid  
 
   
  PID=`cat /var/run/lock.pid`  
 
   
  接下来利用kill来送信号  
 
   
  kill $PID  
 
   
  Receive signal 15  
 
   
  程序将会结束，并且/var/run/lock.pid将会被删除掉，以便下一次daemon再启 
   
  动。注意到如果quit函数内，没有放exit()，程序将永远杀不掉。  
 
   
  接下来送一些其它的信号试试看。  
   
  ./ex1  
   
  PID=`cat /var/run/lock.pid`  
   
  kill -HUP $PID  
 
   
  Receive signal 1  
 
   
  您可以自行试试  
   
  kill -INT $PID  
   
  kill -QUIT $PID  
   
  kill -ILL $PID  
   
  .  
   
  .  
   
  .  
   
  等等这些信号，看看他们的结果如何。  
 
   
  信号的定义 
 
   
  在/usr/include/signum.h中有各种信号的定义  
   
  #define SIGHUP          1       /* Hangup (POSIX).  */  
   
  #define SIGINT          2       /* Interrupt (ANSI).  */  
   
  #define SIGQUIT         3       /* Quit (POSIX).  */  
   
  #define SIGILL          4       /* Illegal instruction (ANSI).  */  
   
  #define SIGTRAP         5       /* Trace trap (POSIX).  */  
   
  #define SIGABRT         6       /* Abort (ANSI).  */  
   
  #define SIGIOT          6       /* IOT trap (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGBUS          7       /* BUS error (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGFPE          8       /* Floating-point exception (ANSI).  
   
  */  
   
  #define SIGKILL         9       /* Kill, unblockable (POSIX).  */  
   
  #define SIGUSR1         10      /* User-defined signal 1 (POSIX).  */ 
 
   
  #define SIGSEGV         11      /* Segmentation violation (ANSI).  */ 
 
   
  #define SIGUSR2         12      /* User-defined signal 2 (POSIX).  */ 
 
   
  #define SIGPIPE         13      /* Broken pipe (POSIX).  */  
   
  #define SIGALRM         14      /* Alarm clock (POSIX).  */  
   
  #define SIGTERM         15      /* Termination (ANSI).  */  
   
  #define SIGSTKFLT       16      /* ??? */  
   
  #define SIGCLD          SIGCHLD /* Same as SIGCHLD (System V).  */  
   
  #define SIGCHLD         17      /* Child status has changed (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGCONT         18      /* Continue (POSIX).  */  
   
  #define SIGSTOP         19      /* Stop, unblockable (POSIX).  */  
   
  #define SIGTSTP         20      /* Keyboard stop (POSIX).  */  
   
  #define SIGTTIN         21      /* Background read from tty (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGTTOU         22      /* Background write to tty (POSIX).  
   
  */  
   
  #define SIGURG          23      /* Urgent condition on socket (4.2 
   
  BSD).  */  
   
  #define SIGXCPU         24      /* CPU limit exceeded (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGXFSZ         25      /* File size limit exceeded (4.2 
   
  BSD).  */  
   
  #define SIGVTALRM       26      /* Virtual alarm clock (4.2 BSD).  */ 
 
   
  #define SIGPROF         27      /* Profiling alarm clock (4.2 BSD).  
   
  */  
   
  #define SIGWINCH        28      /* Window size change (4.3 BSD, Sun). 
   
    */  
   
  #define SIGPOLL         SIGIO   /* Pollable event occurred (System 
   
  V).  */  
   
  #define SIGIO           29      /* I/O now possible (4.2 BSD).  */  
   
  #define SIGPWR          30      /* Power failure restart (System V).  
   
  */  
   
  #define SIGUNUSED       31  
 
   
  函数宣告: 
 
   
  Signal Operators  
 
   
       int sigemptyset(sigset_t *set);  
   
       int sigfillset(sigset_t *set);  
   
       int sigaddset(sigset_t *set, int signum);  
   
       int sigdelset(sigset_t *set, int signum);  
   
       int sigismember(const sigset_t *set, int signum);  
 
   
  Signal Handling Functions  
 
   
       int sigaction(int signum,  const  struct  sigaction  *act,struct 
   
       sigaction *oldact);  
   
       int  sigprocmask(int  how,  const  sigset_t *set, sigset_t 
   
       *oldset);  
   
       int sigpending(sigset_t *set);  
   
       int sigsuspend(const sigset_t *mask);  
 
   
  Structure Signal Action  
   
  struct sigaction {  
   
                   void (*sa_handler)(int);  
   
                   sigset_t sa_mask;  
   
                   int sa_flags;  
   
                   void (*sa_restorer)(void);  
   
               }  
   
     
 
 
 
   
  OK STATION, Webmaster, Brian Lin  
   
     
   
   转自:http://docs.huihoo.com/gnu/linux1/tutorial4.html