cb969dfd41
- 添加了一个新的演示课程示例代码文件 `/process_basic/daemon/mydaemon.c` - 实现了一个单实例守护进程的示例代码 - 添加了一个新的演示课程示例代码文件 `/process_basic/system.c` - 实现了一个使用系统调用 `system()` 执行命令的示例代码 - 添加了一个新的演示课程示例代码文件 `/process_basic/system1.c` - 实现了一个使用进程相关系统调用 `fork()`、`execl()` 和 `wait()` 的示例代码
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# I/O操作
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输入输出是一切实现的基础。
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标准IO：`stdio`
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系统调用IO（文件IO）：`sysio`
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优先使用标准IO，兼容性更好，还有合并系统调用的优势。
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## 标准IO
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```c
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/* stdio */
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/* FILE类型贯穿始终 */
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FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
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/**
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* fopen 返回指针的储存位置？ 1.栈 2.静态区 3.堆
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* 正确答案：3.堆。
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* 因为如果是栈，就是函数内部局部变量，无法返回地址。
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* 如果是静态区，无法确定需要多少个这个变量。
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*
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* 只有 r 和 r+ 一定要求文件存在
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* 另外几种不存在会创建
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*
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* 创建文件的权限
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* 0666 & ~umask
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*
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* 对于普通用户
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* umask 得到 022
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*
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*/
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int fclose(FILE *fp);
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int fputc(int c, FILE *stream);
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int fgetc(FILE *stream);
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char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
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/**
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* 两种正常返回的情况：
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* 1. 读了 size-1 个字节，最后一个字节留给 '\0'
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* 2. 读到了 '\n'
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*
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* eg. 加入用fgets(buf, 5, stream) 来读 abcd
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* 是会读两次的
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* 第一次：abcd'\0'
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* 第二次：'\n''\0'
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*/
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int fputs(const char *restrict s, FILE *restrict stream);
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||
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/**
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* 这一对函数常用但是无法验证边界
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* 尽量一次只读单字节，更安全
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*
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* 返回值：成功读/写的对象的数量
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*/
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size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nemmb, FILE *stream);
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size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
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int printf(const char *restrict format, ...);
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/**
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* 常用于 fprintf(stderr,...)
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*/
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int fprintf(FILE *restrict stream, const char *restrict format, ...);
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int dprintf(int fd, const char *restrict format, ...);
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/**
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* 将格式化内容输出到一个字符串
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*
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* 和 atoi() 正好相反
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*
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*/
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int sprintf(char *restrict str, const char *restrict format, ...);
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||
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||
/**
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* 比sprintf多了size参数，更安全
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*/
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int snprintf(char str[restrict.size],
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size_t size,
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const char *restrict format,
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...)
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// !!! 慎用%s
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int scanf(const char *restrict format, ...);
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int fscanf(FILE *restrict stream,
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const char *restrict format, ...);
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/**
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* 移动文件当前位置指针
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*
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* 可用于生成空洞文件，下载器原理
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*
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* @prarm: offset 移动多远
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* @prarm: whence 移动方向
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* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END
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*
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* @return 成功0，失败-1
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*/
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int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
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||
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/**
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* 反映当前文件指针所在位置
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*
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* 这个long的负值部分无法使用。
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* 所以文件无法超过2G。
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*
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*/
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long ftell(FILE *stream);
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/**
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* 解决上面long的问题。
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*
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* 最好编译时加上
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* #define _FILE_OFFSET_BITS 64
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* 可以写入makefile
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*
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* 但是这俩函数是方言，前面那个long的一对支持C89，C99
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*
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*/
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int fseeko(FILE *stream, off_t offset, int whence);
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off_t ftello(FILE *stream);
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/**
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* 将文件指针置于文件首
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* equivalent to:
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* fseek(stream, 0L, SEEK_SET);
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*/
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void rewind(FILE *stream);
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/**
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* 缓冲区的作用：
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* 大多数情况下是好事，合并系统调用
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*
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||
* 行缓冲： 换行时候刷新，满了的时候刷新，强制刷新（标准输出是这样的，因为是终端设备）
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*
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||
* 全缓冲： 满了的时候刷新，强制刷新（默认，只要不是终端设备）
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||
*
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||
* 无缓冲： 如stderr，需要立即输出的内容
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*/
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fflush();
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||
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||
/**
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||
* @prarm: mode
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||
* 三种缓冲模式:
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* _IONBF
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||
* _IOLBF
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* _IOFBF
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*/
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int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
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||
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/**
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* 为了读取一行
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*
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* 使用办法：
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* #define _GNU_SOURCE 这个不想写到代码里面的话可以写到makefile
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* eg. CFLAGS+=-D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_GNU_SOURCE
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* #include <stdio.h>
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*
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* !!! 里面有 malloc 动作，未释放
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* !!! 是方言，可以自己封装一个mygetline和mygetline_free
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* !!! 但是根据chatgpt，好像直接 free(*lineptr) 就行了
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*
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*/
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ssize_t getline(char **lineptr, size_t *n, FILE *stream);
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||
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/**
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* 临时文件
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* 1. 如何不冲突的创建
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* 2. 及时销毁
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*
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* tmpnam: 创建临时文件名字
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* 有并发危险，因为产生名字和创建文件是两步
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*
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* tmpfile: 创建临时文件
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||
* 是匿名文件，ls -a 都看不到
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||
* 避免冲突
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*/
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char *tmpnam(char *s);
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FILE *tmpfile(void);
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```
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## 文件IO/系统调用IO
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文件描述符（`fd`）是在文件IO中贯穿始终的类型。
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### 文件描述符的概念
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是一个整型数，是一个指针数组的下标。
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优先使用当前可用范围内最小的。
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### 文件IO操作相关函数：
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- open
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- close
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- read
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- write
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- lsee
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可以使用`./open file &`来后台运行一个程序。
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然后通过`ps`查看进程号
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然后进入`/proc/进程号/fd`查看文件描述符
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前三个是标准输入输出错误，后面的是打开的文件描述符
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```c
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/**
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* flag:
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*
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* r -> O_RDONLY
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* r+ -> O_RDWR
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* w -> O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC
|
||
* w+ -> O_RDWR | O_TRUNC | O_CREAT
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||
*
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* O_RDONLY 只读
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||
* O_WRONLY 只写
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||
* O_RDWR 读写
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||
* O_CREAT 创建
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* O_TRUNC 截断
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||
* O_APPEND 追加
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* O_EXCL 排他(若要创建的文件已存在则报错)
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||
* O_NONBLOCK 非阻塞
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* O_SYNC 同步
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* O_DSYNC 数据同步
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* O_RSYNC 读同步
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* O_DIRECT 直接IO
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||
* O_LARGEFILE 大文件
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||
* O_DIRECTORY 目录
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* O_NOFOLLOW 不跟踪符号链接
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* O_CLOEXEC close-on-exec
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||
* O_PATH 仅打开目录
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* O_TMPFILE 临时文件
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||
* O_NOCTTY 不分配控制终端
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||
*
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||
* 如果有creat就必须用三参数的形式
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||
* C语言没有重载，这是变参函数
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*
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||
* @prarm: pathname 文件路径
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* @prarm: flags 文件打开方式
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* @prarm: mode 文件权限
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* 假如0666，就是rw-rw-rw-，110110110
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||
*
|
||
*/
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||
int open(const char *pathname, int flags);
|
||
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
|
||
|
||
int close(int fd);
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||
|
||
/**
|
||
* @return 读取的字节数，失败返回-1
|
||
*/
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||
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
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||
|
||
/**
|
||
* 想要控制写入的位置，需要使用lseek
|
||
*
|
||
* @return 写入的字节数，失败返回-1
|
||
*/
|
||
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
|
||
|
||
/**
|
||
* 移动文件指针
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||
*
|
||
* @prarm: offset 移动多远
|
||
* @prarm: whence 移动方向
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||
* SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END
|
||
*
|
||
* @return 成功0，失败-1
|
||
*/
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||
off_t lseek(int fd, offt offset, int whence);
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||
|
||
```
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||
### 例题：通过文件IO处理csv表格
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```csv
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,语文,数学,英语,总分,评价
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||
张三,90,91,92,,
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||
李四,80,81,82,,
|
||
王五,70,71,72,,
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||
```
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思路：逐行处理
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可以使用16进制查看工具
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### 文件IO与标准IO的区别
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区别：响应速度&吞吐量
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文件IO需要频繁进入内核，标准IO通过缓冲区合并系统调用。
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响应速度快就文件IO，吞吐量大就标准IO。
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> [!warning]
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> 二者不可混用
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转换方法：`fileno`, `fdopen`
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### IO的效率问题
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习题：将`mycpy.c`程序进行更改，将`BUFSIZE`的值放大，观察进程消耗的时间，注意性能出现拐点的值以及程序何时段错误。
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解答：
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将`BUFSIZE`作为命令行参数传入，`int bufsize = atoi(argv[3]);`
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通过脚本进行试验：
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```bash
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#!/bin/bash
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# 生成一个 5GB 的文件
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||
dd if=/dev/urandom of=/tmp/bigfile bs=1G count=5
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||
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||
# 输入和输出文件的路径
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src="/tmp/bigfile"
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||
dst="/tmp/outfile"
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||
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||
# 编译你的程序
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gcc -o mycpy_bufsize mycpy_bufsize.c
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||
# 初始化 BUFSIZE
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bufsize=512
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# 循环，每次 BUFSIZE * 2
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while true; do
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# 用 time 命令运行你的程序，并将结果重定向到一个临时文件
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{ time ./mycpy_bufsize $src $dst $bufsize; } 2> time.txt
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||
|
||
# 检查程序的退出状态
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||
if [ $? -ne 0 ]; then
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||
echo "Max BUFSIZE before segfault: $bufsize"
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||
break
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||
fi
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||
# 提取 time 的结果
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real_time=$(grep real time.txt | awk -F' ' '{print $2}')
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||
user_time=$(grep user time.txt | awk -F' ' '{print $2}')
|
||
sys_time=$(grep sys time.txt | awk -F' ' '{print $2}')
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||
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||
# 输出 BUFSIZE 和 time 的结果
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||
echo "BUFSIZE: $bufsize, Real Time: $real_time, User Time: $user_time, Sys Time: $sys_time"
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||
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||
# BUFSIZE * 2
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||
bufsize=$((bufsize * 2))
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||
done
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||
# 删除临时文件
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||
rm time.txt
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rm $src
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rm $dst
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||
```
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||
结果：
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```bash
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wan@SK-20240106UQUX:~/Linux-C-Notes/C13-Linux系统编程/io/sys$ ./time.sh
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||
BUFSIZE: 512, Real Time: 0m7.672s, User Time: 0m0.650s, Sys Time: 0m7.007s
|
||
BUFSIZE: 1024, Real Time: 0m5.026s, User Time: 0m0.201s, Sys Time: 0m4.651s
|
||
BUFSIZE: 2048, Real Time: 0m3.535s, User Time: 0m0.158s, Sys Time: 0m3.183s
|
||
BUFSIZE: 4096, Real Time: 0m2.418s, User Time: 0m0.059s, Sys Time: 0m2.232s
|
||
BUFSIZE: 8192, Real Time: 0m2.363s, User Time: 0m0.040s, Sys Time: 0m2.150s
|
||
BUFSIZE: 16384, Real Time: 0m2.279s, User Time: 0m0.030s, Sys Time: 0m2.079s
|
||
BUFSIZE: 32768, Real Time: 0m2.238s, User Time: 0m0.020s, Sys Time: 0m2.026s
|
||
BUFSIZE: 65536, Real Time: 0m2.114s, User Time: 0m0.000s, Sys Time: 0m1.972s
|
||
BUFSIZE: 131072, Real Time: 0m2.302s, User Time: 0m0.019s, Sys Time: 0m1.982s
|
||
BUFSIZE: 262144, Real Time: 0m2.244s, User Time: 0m0.000s, Sys Time: 0m2.016s
|
||
BUFSIZE: 524288, Real Time: 0m2.254s, User Time: 0m0.000s, Sys Time: 0m2.039s
|
||
BUFSIZE: 1048576, Real Time: 0m2.249s, User Time: 0m0.010s, Sys Time: 0m2.037s
|
||
BUFSIZE: 2097152, Real Time: 0m2.304s, User Time: 0m0.000s, Sys Time: 0m2.108s
|
||
BUFSIZE: 4194304, Real Time: 0m2.234s, User Time: 0m0.010s, Sys Time: 0m2.082s
|
||
Max BUFSIZE before segfault: 8388608
|
||
```
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||
在`ulimit -a`中，我的系统的`stack size`是`8192`，所以`BUFSIZE`不能超过`8192`，否则会段错误。与测试结果一致。
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### 文件共享
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||
多个任务共同操作一个文件或者协同完成任务
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||
面试题：写程序删除一个文件的第10行
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补充函数：
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```c
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||
// 截断文件到某长度
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int truncate(const char *path, off_t length);
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||
int ftruncate(int fd, off_t length);
|
||
```
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||
|
||
```c
|
||
// 最简单思路，将11行开始的内容到第10行开始处覆盖写
|
||
while()
|
||
{
|
||
lseek 11 + read +lseek 10 + write
|
||
}
|
||
|
||
// 优化思路，两个文件描述符，一个读一个写
|
||
1 -> open r -> fd1 -> lseek 11
|
||
2 -> open r+ -> fd2 -> lseek 10
|
||
|
||
while()
|
||
{
|
||
1->fd1-> read
|
||
2->fd2-> write
|
||
}
|
||
|
||
// 两个进程, 设计进程间通信
|
||
process1 -> open -> r
|
||
process2 -> open -> r+
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||
|
||
p1->read -> p2->write
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||
|
||
```
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||
### 原子操作
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||
指不可分割的操作
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||
作用：解决竞争和冲突
|
||
如`tmpnam`函数，产生文件名和创建文件是两步，会有并发问题。
|
||
|
||
|
||
### 程序中的重定向：`dup`, `dup2`
|
||
```c
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||
/**
|
||
* dup 和 dup2 都是复制文件描述符
|
||
* dup2 可以指定新的文件描述符
|
||
* dup 会返回一个新的文件描述符
|
||
*/
|
||
int dup(int oldfd);
|
||
int dup2(int oldfd, int newfd);
|
||
```
|
||
|
||
### 同步
|
||
同步内核层面的buffer和cache
|
||
```c
|
||
void sync(void);
|
||
int fsync(int fd);
|
||
int fdatasync(int fd); // 只刷新数据，不刷新亚数据
|
||
|
||
// 文件描述符所有的操作几乎都来源于该函数
|
||
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */);
|
||
|
||
// 设备相关的内容
|
||
int ioctl(int fd, unsigned long request, ... /* arg */);
|
||
|
||
```
|
||
|
||
### /dev/fd/目录
|
||
**虚目录**：显示当前进程的文件描述符信息
|
||
|
||
|
||
|
||
# 文件系统
|
||
|
||
类`ls`的实现，如`myls -l -a -i -n`
|
||
|
||
`cmd --长格式 -短格式 非选项的传参`
|
||
|
||
## 目录和文件
|
||
|
||
1. 获取文件属性
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 将文件的属性存储到buf中
|
||
* stat : 通过文件路径获取属性，面对符号链接文件时，
|
||
* 获取的是指向的目标文件的属性
|
||
* fstat: 通过文件描述符获取属性
|
||
* lstat: 通过文件路径获取属性，面对符号链接文件时，
|
||
*/
|
||
int stat(const char *path, struct stat *buf);
|
||
int fstat(int fd, struct stat *buf);
|
||
int lstat(const char *path, struct stat *buf);
|
||
|
||
struct stat {
|
||
dev_t st_dev; /* ID of device containing file */
|
||
ino_t st_ino; /* inode number */
|
||
// 文件唯一标识，身份证号
|
||
|
||
mode_t st_mode; /* protection */
|
||
// st_mode: 文件权限+文件类型
|
||
// 文件权限
|
||
// 七种文件类型：dcb-lsp
|
||
|
||
nlink_t st_nlink; /* number of hard links */
|
||
uid_t st_uid; /* user ID of owner */
|
||
gid_t st_gid; /* group ID of owner */
|
||
dev_t st_rdev; /* device ID (if special file) */
|
||
off_t st_size; /* total size, in bytes */
|
||
// 在linux下，与windows不同，size值仅仅是属性
|
||
// 不能实际体现占用磁盘大小，详见 big.c
|
||
|
||
blksize_t st_blksize; /* blocksize for file system I/O */
|
||
blkcnt_t st_blocks; /* number of 512B blocks allocated */
|
||
time_t st_atime; /* time of last access */
|
||
time_t st_mtime; /* time of last modification */
|
||
time_t st_ctime; /* time of last status change */
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
2. 文件访问权限
|
||
`st_mode`是一个16位的二进制数，文件类型，文件权限，特殊权限。
|
||
|
||
3. `umask`
|
||
作用：防止产生权限过松的文件。
|
||
`0666 &~umask`
|
||
`umask`也是一个终端命令，可以查看和设置。
|
||
`mode_t umask(mode_t mask);`
|
||
|
||
4. 文件权限的更改/管理
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 更改文件权限
|
||
*/
|
||
int chmod(const char *path, mode_t mode);
|
||
int fchmod(int fd, mode_t mode);
|
||
```
|
||
|
||
5. 粘住位
|
||
t位，例如`/tmp`目录。
|
||
|
||
6. 文件系统：`FAT`, `UFS`
|
||
文件或数据的存储格式。
|
||
- `FAT`：静态存储的单链表
|
||
```c
|
||
struct node_st{
|
||
int next[N];
|
||
char data[N][SIZE];
|
||
};
|
||
```
|
||
- `UFS`：
|
||
缺点：不善于处理大量的小文件，因为每个文件都有一个`inode`，占用空间。
|
||
|
||
> 面试题：
|
||
> 不用比较，比较两个uint32_t的大小
|
||
> 使用位图
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||
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||
7. 硬链接，符号链接
|
||
- 硬链接
|
||
`ln bigfile bigfile_link`
|
||
与目录项是同义词
|
||
相当于目录项又弄了一份，使用`ls -i`可以看到`inode`号相同。
|
||
|
||
限制：不能给分区建立，不能给目录建立
|
||
|
||
- 符号链接
|
||
`ln -s bigfile_link bigfile_s`
|
||
|
||
优点：可以跨分区，可以给目录建立
|
||
|
||
```c
|
||
int link(const char *oldpath, const char *newpath);
|
||
|
||
/**
|
||
* 只有没有引用的数据才会真正删除
|
||
* 可以利用这一点创建匿名文件
|
||
*/
|
||
int unlink(const char *pathname);
|
||
|
||
int remove(const char *pathname);
|
||
|
||
/**
|
||
* 改变文件的路径或者名字
|
||
*/
|
||
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
|
||
```
|
||
|
||
8. `utime`
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 更改文件最后读/写的时间
|
||
*/
|
||
int utime(const char *filename, const struct utimbuf *times);
|
||
|
||
struct utimbuf {
|
||
time_t actime; /* access time */
|
||
time_t modtime; /* modification time */
|
||
};
|
||
|
||
struct time_t {
|
||
long tv_sec; /* seconds */
|
||
long tv_usec; /* microseconds */
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
9. 目录的创建和销毁
|
||
`mkdir, rmdir`
|
||
```c
|
||
int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
|
||
|
||
/**
|
||
* 只有目录为空才能删除
|
||
*/
|
||
int rmdir(const char *pathname);
|
||
```
|
||
|
||
10. 更改当前工作路径
|
||
`cd, pwd`
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 改变当前工作路径
|
||
* 可以突破假根目录
|
||
* 但是不能突破chroot
|
||
*/
|
||
int chdir(const char *path);
|
||
int fchdir(int fd);
|
||
|
||
/**
|
||
* 获取当前工作路径
|
||
*/
|
||
long getcwd(char *buf, unsigned long size);
|
||
```
|
||
|
||
11. 分析目录/读取目录内容
|
||
|
||
```c
|
||
|
||
/**
|
||
* 法一
|
||
* 解析模式/通配符
|
||
*
|
||
* @prarm: pattern 匹配模式
|
||
* @prarm: flags 匹配标志
|
||
* @prarm: errfunc 错误回调函数
|
||
* @prarm: pglob 匹配结果
|
||
*
|
||
* @return 匹配的文件数量
|
||
*/
|
||
int glob(const char *restrict pattern, int flags,
|
||
int (*errfunc)(const char *epath, int eerrno),
|
||
glob_t *restrict pglob);
|
||
/**
|
||
* 释放glob_t结构体
|
||
*/
|
||
void globfree(glob_t *pglob);
|
||
|
||
/**
|
||
* 与argc, argv类似
|
||
*/
|
||
typedef struct {
|
||
size_t gl_pathc; /* Count of paths matched so far */
|
||
char **gl_pathv; /* List of matched pathnames */
|
||
size_t gl_offs; /* Slots to reserve in gl_pathv */
|
||
} glob_t;
|
||
|
||
/**
|
||
* 法二
|
||
*/
|
||
|
||
/**
|
||
* 打开一个目录
|
||
* 返回一个指向DIR结构体的指针
|
||
* 是堆区，需要 closedir 释放
|
||
*/
|
||
DIR *opendir(const char *name);
|
||
DIR *fdopendir(int fd);
|
||
|
||
/**
|
||
* 关闭一个目录
|
||
*/
|
||
int closedir(DIR *dirp);
|
||
|
||
/**
|
||
* 读取一个目录
|
||
*
|
||
* 返回指针指向静态区
|
||
*/
|
||
struct dirent *readdir(DIR *dirp);
|
||
int readdir_r(DIR *restrict dirp,
|
||
struct dirent *restrict entry,
|
||
struct dirent **restrict result);
|
||
|
||
struct dirent {
|
||
ino_t d_ino; /* inode number */
|
||
off_t d_off; /* offset to the next dirent */
|
||
unsigned short d_reclen; /* length of this record */
|
||
unsigned char d_type; /* type of file; not supported
|
||
by all file system types */
|
||
char d_name[256]; /* filename */
|
||
};
|
||
|
||
|
||
/**
|
||
* 重置一个目录
|
||
*/
|
||
void rewinddir(DIR *dirp);
|
||
|
||
void seekdir(DIR *dirp, long offset);
|
||
|
||
long telldir(DIR *dirp);
|
||
|
||
/**
|
||
* du 命令
|
||
* 以字节为单位，统计目录下所有文件的大小
|
||
*
|
||
*/
|
||
|
||
|
||
```
|
||
|
||
作业：用另一套函数实现`mydu`
|
||
|
||
|
||
## 系统数据文件和信息
|
||
|
||
> 不同环境可能有区别，以具体查询为准，这里以Linux为例
|
||
|
||
1. `/etc/passwd`
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 通过用户名获取用户信息
|
||
*/
|
||
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
|
||
|
||
/**
|
||
* 通过用户ID获取用户信息
|
||
*/
|
||
struct passwd *getpwnam(const char *name);
|
||
|
||
struct passwd {
|
||
char *pw_name; /* username */
|
||
char *pw_passwd; /* user password */
|
||
uid_t pw_uid; /* user ID */
|
||
gid_t pw_gid; /* group ID */
|
||
char *pw_gecos; /* user information */
|
||
char *pw_dir; /* home directory */
|
||
char *pw_shell; /* shell program */
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
2. `/etc/group`
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 通过组ID获取组信息
|
||
*/
|
||
struct group *getgrgid(gid_t gid);
|
||
|
||
/**
|
||
* 通过组名获取组信息
|
||
*/
|
||
struct group *getgrnam(const char *name);
|
||
|
||
struct group {
|
||
char *gr_name; /* group name */
|
||
char *gr_passwd; /* group password */
|
||
gid_t gr_gid; /* group ID */
|
||
char **gr_mem; /* group members */
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
3. `/etc/shadow`
|
||
ll显示root用户也不可读写，但是只有root用户才可读写
|
||
这样是提醒你，即便是root用户，也不要随便读写这个文件
|
||
|
||
> 密码
|
||
> hash - 混淆，不可逆
|
||
> 如果原串一样，hash值也一样
|
||
> 防备管理员监守自盗
|
||
>
|
||
> 加密 - 解密
|
||
>
|
||
> 加密为了安全，攻击成本大于收益
|
||
> 安全？穷举：口令随机校验（第一遍明明对了给你报错，让你连续两遍成功输入正确）
|
||
>
|
||
> 推荐书籍：《应用密码学》
|
||
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 获得用户的密码信息
|
||
*/
|
||
struct *spwd getspnam(const char *name);
|
||
|
||
/**
|
||
* 加密密码
|
||
*
|
||
* @prarm: key 密码
|
||
* @prarm: salt 盐 杂字串
|
||
*
|
||
* 默认 md5 加密方式
|
||
*/
|
||
char *crypt(const char *key, const char *salt);
|
||
|
||
struct spwd {
|
||
char *sp_namp; /* login name */
|
||
char *sp_pwdp; /* encrypted password */
|
||
long sp_lstchg; /* last change */
|
||
long sp_min; /* min days between changes */
|
||
long sp_max; /* max days between changes */
|
||
long sp_warn; /* warning days before password
|
||
expires */
|
||
long sp_inact; /* days before account inactive */
|
||
long sp_expire; /* days since 1970-01-01 until account
|
||
expires */
|
||
unsigned long sp_flag; /* reserved */
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* 输入提示符
|
||
*/
|
||
char *getpass(const char *prompt);
|
||
```
|
||
|
||
4. 时间戳
|
||
机器喜欢大整数 `time_t`
|
||
人类喜欢字符串 `char *`
|
||
程序员喜欢结构体 `struct tm`
|
||
|
||
```c
|
||
|
||
/**
|
||
* 从内核获取以秒为单位的一个时戳
|
||
* 从 UTC 1970年1月1日0时0分0秒 到现在的秒数
|
||
*/
|
||
time_t time(time_t *t);
|
||
|
||
// eg: 两种用法
|
||
time_t stamp;
|
||
time(&stamp);
|
||
stamp=time(NULL);
|
||
|
||
/**
|
||
* 将时间戳转换为结构体
|
||
*/
|
||
struct tm *gmtime(const time_t *timep);
|
||
struct tm *localtime(const time_t *timep);
|
||
|
||
sturct tm {
|
||
int tm_sec; /* seconds */
|
||
int tm_min; /* minutes */
|
||
int tm_hour; /* hours */
|
||
int tm_mday; /* day of the month */
|
||
int tm_mon; /* month */
|
||
int tm_year; /* year */
|
||
int tm_wday; /* day of the week */
|
||
int tm_yday; /* day in the year */
|
||
int tm_isdst; /* daylight saving time */
|
||
/* daylight 夏令时调整 */
|
||
};
|
||
|
||
/**
|
||
* 将结构体转换为时间戳
|
||
* ! 没有 const，可能更改 tm
|
||
*/
|
||
time_t mktime(struct tm *tm);
|
||
|
||
/**
|
||
* 格式化输出时间
|
||
*/
|
||
size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format,
|
||
const struct tm *tm);
|
||
|
||
// eg
|
||
strftime(buf, sizeof(buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm);
|
||
```
|
||
|
||
|
||
## 进程环境
|
||
|
||
### `main`函数
|
||
```c
|
||
int main(int argc, char *argv[]);
|
||
```
|
||
|
||
### 进程的终止
|
||
1. 正常终止:
|
||
- 从`main`函数返回
|
||
- 调用`exit`
|
||
`void exit(int status);`
|
||
status & 0377 有符号的char -128~127
|
||
|
||
- 调用`_exit`或者`_Exit`（系统调用）
|
||
> `exit`与`_exit _Exit`的区别
|
||
> `_exit`不执行`atexit`注册的函数，不刷新`stdio`缓冲区
|
||
> 这样可以防止错误扩散
|
||
- 最后一个线程从其启动例程返回
|
||
- 最后一个线程调用了`pthread_exit`
|
||
|
||
2. 异常终止
|
||
- 调用`abort`
|
||
- 接到一个信号并终止
|
||
- 最后一个线程对其取消请求作出响应
|
||
|
||
|
||
```c
|
||
/**
|
||
* 注册一个函数，当进程终止时调用
|
||
*
|
||
* 钩子函数：逆序执行
|
||
* 可以进行资源释放
|
||
*/
|
||
int atexit(void (*function)(void));// 钩子函数
|
||
```
|
||
|
||
### 命令行参数的分析
|
||
```c
|
||
#include <unistd.h>
|
||
|
||
extern char *optarg; // 选项参数
|
||
// optind: 下一个要处理的参数的索引
|
||
extern int optind, opterr, optopt;
|
||
|
||
int getopt(int argc, char *const argv[], const char *optstring);
|
||
|
||
int getopt_long(int argc, char *const argv[], const char *optstring,
|
||
const struct option *longopts, int *longindex);
|
||
```
|
||
|
||
### 环境变量
|
||
**KEY = VALVE**
|
||
可以通过`export`命令查看
|
||
|
||
```c
|
||
char *getenv(const char *name);
|
||
|
||
/*
|
||
* change or add
|
||
*
|
||
* @prarm: overwrite 是否覆盖
|
||
*
|
||
* 覆盖时是释放原来的空间，重新分配
|
||
*/
|
||
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);
|
||
int unsetenv(const char *name);
|
||
|
||
/*
|
||
* 和getenv一样的作用，change or add
|
||
* 用法不一样，且没有const修饰
|
||
*/
|
||
int putenv(char *string);
|
||
```
|
||
|
||
### C程序的存储空间布局
|
||
`pmap`命令，查看进程空间布局
|
||
|
||
### 库
|
||
- 动态库
|
||
- 静态库
|
||
- 手工装载库
|
||
```c
|
||
void *dlopen(const char *filename, int flag);
|
||
char *dlerror(void);
|
||
int dlclose(void *handle);
|
||
void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
|
||
// Link with -ldl
|
||
```
|
||
|
||
### 函数之间正常的跳转
|
||
`goto`无法跨函数跳转。
|
||
|
||
```c
|
||
/*
|
||
* 设置跳转点
|
||
*
|
||
* @return 0 说明是在设置跳转点
|
||
* @return 非0 说明是通过 longjmp 返回
|
||
*/
|
||
int setjmp(jmp_buf env);
|
||
|
||
/*
|
||
* 跳转到跳转点
|
||
*
|
||
* @prarm: env 跳转点
|
||
* @prarm: val 传递给 setjmp 的值
|
||
*/
|
||
void longjmp(jmp_buf env, int val);
|
||
```
|
||
|
||
### 资源的获取及控制
|
||
`ulimit -a`
|
||
|
||
```c
|
||
// get/set resource limits
|
||
int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlim);
|
||
int setrlimit(int resource, const struct rlimit *rlim);
|
||
|
||
// 普通用户不能设置超过硬限制
|
||
// root 用户可以 升高/降低 硬限制
|
||
struct rlimit {
|
||
rlim_t rlim_cur; /* soft limit */
|
||
rlim_t rlim_max; /* hard limit */
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
|
||
# 进程基本知识
|
||
|
||
已经进入**多进程**阶段
|
||
|
||
## 进程标识符`pid`
|
||
类型`pid_t`，传统意义上是一个16位有符号整型数。
|
||
命令`ps`
|
||
常用命令：`ps axf`，`ps aux`，`ps axm`，`ps ax -L`
|
||
进程号是顺次向下使用
|
||
```c
|
||
// 返回当前进程号
|
||
pid_t getpid(void);
|
||
|
||
// 返回父进程的进程号
|
||
pid_t getppid(void);
|
||
```
|
||
|
||
## 进程的产生
|
||
|
||
`pid_t fork();`
|
||
- 以**复制（duplicating）**当前进程的方式创建一个新进程
|
||
- 和`setjmp`一样，执行一次，返回两次
|
||
- 在`fork`处复制，不会从头运行
|
||
|
||
`fork`后父子进程的不同之处：
|
||
1. `fork`的返回值不一样
|
||
2. `pid`不同
|
||
3. `ppid`也不同
|
||
4. 未决信号和文件锁不继承
|
||
5. 资源利用量清0
|
||
|
||
`init`进程：**1号**，是所有进程的祖先进程
|
||
|
||
调度器的调度策略来决定哪个进程先执行
|
||
|
||
`fflush()`的重要性
|
||
|
||
```c
|
||
/*
|
||
* vfork创建的子进程只能做exec或者exit
|
||
* ! 基本废弃
|
||
*/
|
||
pid_t vfork(void);
|
||
```
|
||
|
||
## 进程的消亡及释放资源
|
||
```c
|
||
// 等待进程状态发生变化
|
||
pid_t wait(int *status); // 阻塞
|
||
|
||
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
|
||
|
||
int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
|
||
|
||
|
||
wait3();
|
||
wait4();
|
||
```
|
||
|
||
分配法和交叉分配法，90%优先选择交叉分配法。
|
||
|
||
池类算法：
|
||
上游往池子里放任务，下游三个线程从池子里取任务。
|
||
|
||
## `exec`函数族
|
||
eg. `bash`进程创建`primer`进程
|
||
|
||
```c
|
||
// exec函数族：替换当前进程的映像
|
||
|
||
extern char **environ;
|
||
|
||
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 *path, char *const argv[]);
|
||
|
||
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
|
||
|
||
```
|
||
|
||
## 用户权限及组权限
|
||
|
||
`u+s`：如果文件是可执行的，则执行文件时，是以文件的拥有者的权限执行的。
|
||
|
||
```bash
|
||
-rwsr-xr-x 1 root root 68248 Mar 23 2023 /usr/bin/passwd
|
||
```
|
||
所以普通用户执行`passwd`时，是以`root`的权限执行的。
|
||
|
||
`g+s`：如果文件是可执行的，则执行文件时，是以文件的所在组的权限执行的。
|
||
|
||
`uid`和`gid`都有三种类型：
|
||
1. `real uid`：进程的实际所有者
|
||
2. `effective uid`：进程的有效所有者
|
||
3. `saved uid`：进程的保存的有效所有者
|
||
|
||
```
|
||
shell获取身份的流程
|
||
fork exec fork
|
||
init -->--> getty -->--> login -->--> shell
|
||
exec exec
|
||
root root root user
|
||
```
|
||
|
||
```c
|
||
|
||
// 获取当前用户的real uid
|
||
uid_t getuid(void);
|
||
|
||
// 获取当前用户的effective uid
|
||
uid_t geteuid(void);
|
||
|
||
// 获取当前进程的real gid
|
||
pid_t getegid(void);
|
||
|
||
// 获取当前进程的effective gid
|
||
pid_t getgid(void);
|
||
|
||
// 设置当前进程的real uid
|
||
int setuid(uid_t uid);
|
||
|
||
// 设置当前进程的effective uid
|
||
int seteuid(uid_t uid);
|
||
|
||
// 设置当前进程的real gid
|
||
int setgid(gid_t gid);
|
||
|
||
// 设置当前进程的effective gid
|
||
int setegid(gid_t gid);
|
||
|
||
// 交换uid和gid （原子操作）
|
||
int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);
|
||
|
||
// 交换gid和egid （原子操作）
|
||
int setregid(gid_t rgid, gid_t egid);
|
||
|
||
```
|
||
|
||
## 观摩课：解释器文件
|
||
|
||
> unix讲究机制而非策略
|
||
|
||
脚本，后缀名是什么都可以，一般用`sh`, `exec`
|
||
```bash
|
||
#!/bin/cat
|
||
|
||
# some shell
|
||
```
|
||
`#!`是一种约定俗成的标记，告诉系统这个脚本应该用什么解释器来执行。
|
||
|
||
|
||
## `system()`函数
|
||
```c
|
||
/*
|
||
* 运行一个shell命令
|
||
* 调用/bin/sh
|
||
*/
|
||
int system(const char *command);
|
||
```
|
||
相当于`fork+exec+wait`的封装
|
||
|
||
## 进程会计
|
||
```c
|
||
//! freeBSD系统的方言
|
||
int acct(const char *filename);
|
||
```
|
||
|
||
## 进程时间
|
||
```c
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clock_t times(struct tms *buf);
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// clock_t 滴答数
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struct tms{
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clock_t tms_utime; /* user time */
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clock_t tms_stime; /* system time */
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clock_t tms_cutime; /* user time of children */
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clock_t tms_cstime; /* system time of children */
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}
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```
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## 守护进程
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1. 守护进程`PPID`为1
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2. 守护进程没有控制终端，`TTY`为?
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3. `PID, PGID, SID`相同
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```c
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pid_t setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
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pid_t getpgid(pid_t pid);
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pid_t getpgrp(void); //! 方言
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pid_t getpgrp(psid_t pid); //! 方言
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```
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- 会话（session）：一个或多个进程组的集合，以`sid`为标识
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`pid_t setsid(void);`
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`setsid`必须由非`leader`进程调用，从而创建一个新的会话。
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- 前台进程组：正在与终端交互的进程组
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- 后台进程组：正在运行，但不与终端交互的进程组
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- 终端：
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我们接触的都是虚拟终端
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**单实例守护进程**：锁文件`/var/run/name.pid`
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启动脚本文件：`/etc/rc*...`
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## 系统日志
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`syslogd`服务
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```c
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#include <syslog.h>
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/**
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* 打开系统日志
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*
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* @prarm: ident 标识符
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* @prarm: option 选项 LOG_CONS, LOG_NDELAY, LOG_NOWAIT, LOG_PERROR ...
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* @prarm: facility 来源 LOG_USER, LOG_DAEMON, LOG_KERN, LOG_LOCAL0~7 ...
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*/
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void openlog(const char *ident, int option, int facility);
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/**
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* 记录系统日志
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*
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* @prarm: priority 优先级 以 ERR 与 WARNING 为分界点
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* @prarm: format 格式化字符串
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* @prarm: ... 格式化参数
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*/
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void syslog(int priority, const char *format, ...);
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/**
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* 关闭系统日志
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*/
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void closelog(void);
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```
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```bash
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sudo tail /var/log/messages # 老师
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journalctl -r # 我的debian
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```
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