Linux程序設計入門--進程介紹
Linux下進程的創建
前言:
這篇文章是用來介紹在Linux下和進程相關的各個概念.我們將會學到:
進程的概念
進程的身份
進程的創建
守護進程的創建
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1。進程的概念
Linux操作系統是面向多用戶的.在同一時間可以有許多用戶向操作系統發出各種命
令.那麼操作系統是怎麼實現多用戶的環境呢? 在現代的操作系統裡面,都有程序和進程
的概念.那麼什麼是程序,什麼是進程呢? 通俗的講程序是一個包含可以執行代碼的文件
,是一個靜態的文件.而進程是一個開始執行但是還沒有結束的程序的實例.就是可執行文
件的具體實現. 一個程序可能有許多進程,而每一個進程又可以有許多子進程.依次循環
下去,而產生子孫進程. 當程序被系統調用到內存以後,系統會給程序分配一定的資源(內
存,設備等等)然後進行一系列的復雜操作,使程序變成進程以供系統調用.在系統裡面只
有進程沒有程序,為了區分各個不同的進程,系統給每一個進程分配了一個ID(就象我們的
身份證)以便識別. 為了充分的利用資源,系統還對進程區分了不同的狀態.將進程分為新
建,運行,阻塞,就緒和完成五個狀態. 新建表示進程正在被創建,運行是進程正在運行,阻
塞是進程正在等待某一個事件發生,就緒是表示系統正在等待CPU來執行命令,而完成表示
進程已經結束了系統正在回收資源. 關於進程五個狀態的詳細解說我們可以看《操作系
統》上面有詳細的解說。
2。進程的標志
上面我們知道了進程都有一個ID,那麼我們怎麼得到進程的ID呢?系統調用getpid可
以得到進程的ID,而getppid可以得到父進程(創建調用該函數進程的進程)的ID.
#include <unistd>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
進程是為程序服務的,而程序是為了用戶服務的.系統為了找到進程的用戶名,還為進程和
用戶建立聯系.這個用戶稱為進程的所有者.相應的每一個用戶也有一個用戶ID.通過系統
調用getuid可以得到進程的所有者的ID.由於進程要用到一些資源,而Linux對系統資源是
進行保護的,為了獲取一定資源進程還有一個有效用戶ID.這個ID和系統的資源使用有關
,涉及到進程的許可權. 通過系統調用geteuid我們可以得到進程的有效用戶ID. 和用戶ID
相對應進程還有一個組ID和有效組ID系統調用getgid和getegid可以分別得到組ID和有效
組ID
#include <unistd>
#include <sys/types.h>
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
git_t getegid(void);
有時候我們還會對用戶的其他信息感興趣(登錄名等等),這個時候我們可以調用getpwui
d來得到.
struct passwd {
char *pw_name; /* 登錄名稱 */
char *pw_passwd; /* 登錄口令 */
uid_t pw_uid; /* 用戶ID */
gid_t pw_gid; /* 用戶組ID */
char *pw_gecos; /* 用戶的真名 */
char *pw_dir; /* 用戶的目錄 */
char *pw_shell; /* 用戶的SHELL */
};
#include <pwd.h>
#include <sys/types.h>
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
下面我們學習一個實例來實踐一下上面我們所學習的幾個函數:
#include <unistd.h>
#include <pwd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t my_pid,parent_pid;
uid_t my_uid,my_euid;
gid_t my_gid,my_egid;
struct passwd *my_info;
my_pid=getpid();
parent_pid=getppid();
my_uid=getuid();
my_euid=geteuid();
my_gid=getgid();
my_egid=getegid();
my_info=getpwuid(my_uid);
printf("Process ID:%ld/n",my_pid);
printf("Parent ID:%ld/n",parent_pid);
printf("User ID:%ld/n",my_uid);
printf("Effective User ID:%ld/n",my_euid);
printf("Group ID:%ld/n",my_gid);
printf("Effective Group ID:%ld/n",my_egid):
if(my_info)
{
printf("My Login Name:%s/n" ,my_info->pw_name);
printf("My Password :%s/n" ,my_info->pw_passwd);
printf("My User ID :%ld/n",my_info->pw_uid);
printf("My Group ID :%ld/n",my_info->pw_gid);
printf("My Real Name:%s/n" ,my_info->pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s/n", my_info->pw_dir);
printf("My Work Shell:%s/n", my_info->pw_shell);
}
}
3。進程的創建
創建一個進程的系統調用很簡單.我們只要調用fork函數就可以了.
#include <unistd.h>
pid_t fork();
當一個進程調用了fork以後,系統會創建一個子進程.這個子進程和父進程不同的地方只
有他的進程ID和父進程ID,其他的都是一樣.就象符進程克隆(clone)自己一樣.當然創建
兩個一模一樣的進程是沒有意義的.為了區分父進程和子進程,我們必須跟蹤fork的返回
值. 當fork掉用失敗的時候(內存不足或者是用戶的最大進程數已到)fork返回-1,否則f
ork的返回值有重要的作用.對於父進程fork返回子進程的ID,而對於fork子進程返回0.我
們就是根據這個返回值來區分父子進程的. 父進程為什麼要創建子進程呢?前面我們已經
說過了Linux是一個多用戶操作系統,在同一時間會有許多的用戶在爭奪系統的資源.有時
進程為了早一點完成任務就創建子進程來爭奪資源. 一旦子進程被創建,父子進程一起從
fork處繼續執行,相互競爭系統的資源.有時候我們希望子進程繼續執行,而父進程阻塞直
到子進程完成任務.這個時候我們可以調用wait或者waitpid系統調用.
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
wait系統調用會使父進程阻塞直到一個子進程結束或者是父進程接受到了一個信號.如果
沒有父進程沒有子進程或者他的子進程已經結束了wait回立即返回.成功時(因一個子進
程結束)wait將返回子進程的ID,否則返回-1,並設置全局變數errno.stat_loc是子進程的
退出狀態.子進程調用exit,_exit 或者是return來設置這個值. 為了得到這個值Linux定
義了幾個宏來測試這個返回值.
WIFEXITED:判斷子進程退出值是非0
WEXITSTATUS:判斷子進程的退出值(當子進程退出時非0).
WIFSIGNALED:子進程由於有沒有獲得的信號而退出.
WTERMSIG:子進程沒有獲得的信號號(在WIFSIGNALED為真時才有意義).
waitpid等待指定的子進程直到子進程返回.如果pid為正值則等待指定的進程(pid).如果
為0則等待任何一個組ID和調用者的組ID相同的進程.為-1時等同於wait調用.小於-1時等
待任何一個組ID等於pid絕對值的進程. stat_loc和wait的意義一樣. options可以決定
父進程的狀態.可以取兩個值 WNOHANG:父進程立即返回當沒有子進程存在時. WUNTACHE
D:當子進程結束時waitpid返回,但是子進程的退出狀態不可得到.
父進程創建子進程後,子進程一般要執行不同的程序.為了調用系統程序,我們可以使用系
統調用exec族調用.exec族調用有著5個函數.
#include <unistd.h>
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]):
exec族調用可以執行給定程序.關於exec族調用的詳細解說可以參考系統手冊(man exec
l). 下面我們來學習一個實例.注意編譯的時候要加 -lm以便連接數學函數庫.
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status/n");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld/n",getpid());
for(i=0;i<1000000;i++) sin(i);
i=5;
printf("I exit with %d/n",i);
exit(i);
}
while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR));
if(child==-1)
printf("Wait Error:%s/n",strerror(errno));
else if(!status)
printf("Child %ld terminated normally return status is zero/n",
child);
else if(WIFEXITED(status))
printf("Child %ld terminated normally return status is %d/n",
child,WEXITSTATUS(status));
else if(WIFSIGNALED(status))
printf("Child %ld terminated e to signal %d znot caught/n",
child,WTERMSIG(status));
}
strerror函數會返回一個指定的錯誤號的錯誤信息的字元串.
4。守護進程的創建
如果你在DOS時代編寫過程序,那麼你也許知道在DOS下為了編寫一個常駐內存的程序
我們要編寫多少代碼了.相反如果在Linux下編寫一個"常駐內存"的程序卻是很容易的.我
們只要幾行代碼就可以做到. 實際上由於Linux是多任務操作系統,我們就是不編寫代碼
也可以把一個程序放到後台去執行的.我們只要在命令後面加上&符號SHELL就會把我們的
程序放到後台去運行的. 這里我們"開發"一個後台檢查郵件的程序.這個程序每個一個指
定的時間回去檢查我們的郵箱,如果發現我們有郵件了,會不斷的報警(通過機箱上的小喇
叭來發出聲音). 後面有這個函數的加強版本加強版本
後台進程的創建思想: 首先父進程創建一個子進程.然後子進程殺死父進程(是不是很無
情?). 信號處理所有的工作由子進程來處理.
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
/* Linux 的默任個人的郵箱地址是 /var/spool/mail/用戶的登錄名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒鍾 */
#define SLEEP_TIME 10
main(void)
{
pid_t child;
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child>0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","7");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
}
你可以在默認的路徑下創建你的郵箱文件,然後測試一下這個程序.當然這個程序還有很
多地方要改善的.我們後面會對這個小程序改善的,再看我的改善之前你可以嘗試自己改
善一下.比如讓用戶指定郵相的路徑和睡眠時間等等.相信自己可以做到的.動手吧,勇敢
的探險者.
好了進程一節的內容我們就先學到這里了.進程是一個非常重要的概念,許多的程序都會
用子進程.創建一個子進程是每一個程序員的基本要求!
B. linux系統入門學習需要掌握什麼內容
命令在Linux是常見的也是很基礎的，最先需要掌握一些常用命令，然後就包括shell腳本編程、系統管理知識、操作系統等等。
選擇一本時候自己的工具書去看 比如《linux就該這么學》《鳥哥的linux私房菜》
Linux版本很多，學習時候選擇一個適合自己的版本是非常重要的，另外選擇一個Linux社區，跟一群志同道合的人一起討論，互相交流，這樣會輕松很多。多練習多實踐
C. Linux C 編程入門書籍推薦
The C Programming Language
本書是由C語言的設計者Brian W. Kernighan和Dennis M.Ritchie編寫的一部介紹標准C語言及其程序設計方法的權威性經典著作。全面、系統地講述了C語言的各個特性及程序設計的基本方法，包括基本概念、類型和表達式、控制流、函數與程序結構、指針與數組、結構、輸入與輸出、UNIX系統介面、標准庫等內容。 本書原著 即為C語言的設計者之一Dennis M．Ritchie和著名的計算機科學家Brian W．Kernighan合著的一本介紹C語言的權威經典著作。人們熟知的「hello，World」程序就是由本書首次引入的，現在，這一程序已經成為所有程序設 計語言入門的第一課。原著第2版根據1987年制定的ANSIC標准做了適當的修訂，引入了最新的語言形式，並增加了新的示例，通過簡潔的描述、典型的示例，作者全面、系統、准確地講述了C語言的各個特性以及程序設計的基本方法。對於計算機從業人員來說，本書是一本必讀的程序設計語 言方面的參考書。
D. 新手入門Linux的步驟
很多Linux初學者不知從何處開始學起,怎麼學,感覺很茫然。Linux菜鳥要成為Linux高手,要有一個好的學習計劃和規劃,參加正規培訓班，要不然時間花了很多,卻沒有效果。這里介紹學習Linux的步驟和建議,也可以咨詢老男孩教育，希望對初學者有幫助。
准備階段:(1)了解Linux是什麼，有什麼優缺點，發展歷史和現狀，應用領域；（2）趕快找一部計算機，趕快安裝一個 Linux 發行版本，要自己親手安裝一遍Linux操作系統（包括虛擬機的Linux環境和完整真實的Linux環境）；（3）熟悉Linux環境和Linux基本操作
菜鳥階段之選教程：選擇一本好的工具書工具書對於學習者而言是相當重要的。如：跟老男孩學Linux運維，linux就該這樣學等。
菜鳥階段之系統命令：Linux命令是必須好好學習和經常使用，而不要經常去使用菜單操作。一定要養成在命令行下工作的習慣
中級階段之命令行習慣：養成在命令行下工作：一定要養成在命令行下工作的習慣，要不然沒法成為高手
中級階段之Linux系統結構理解、語言編程與英語：C語言、C++，QT，shell，makefile，java，vi編輯器使用。這些至少要精通一兩門編程語言吧
高級階段之網路編程：Linux是網路的代名詞，Linux網路服務功能非常強大，不論是郵件伺服器、Web伺服器、DNS伺服器等都非常完善。要增加自己Linux 的技能，只有通過實踐來實現了。所以學習Linux也一樣，如果你無法經常學習的話，學了後面的，前面的忘了。你對Linux命令熟悉後你可以開始搭建一個小的Linux網路，這是最好的實踐方法。 當然你不需搭建所有服務，可以慢慢來。需要說明的是這個Linux網路對於初學者有兩三台計算機即可。學好了學好學精了Linux的網路編程，可以肯定的告訴你，你已經是一個非常優秀的Linux人才或者「Linux高手」了
高級階段之嵌入式編程、底層驅動編程與內核源碼：成為Linux高手的重要的方向