Linux程式设计入门 - fork, pthread, and signals

来源:互联网 发布:共和制 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 14:24

 在UNIX程式设计中,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式,另外像 a4c.tty/yact/chdrv这些中文终端机程式也有用到,一般如 Mozilla/Apache/Squid等大程式几乎都一定会用到。

虽然在UNIX下的程式写作,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下撰写多线程式,例如MP3播放程式,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 程式写作的书籍来研究。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式,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
#include
#include

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(),可将一个程式分岐成两个。在分歧之前的程式码
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"守护神程式",也就是DOS中 所谓的"常驻程式"。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
#include
#include

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,这表示您的程式 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
#include
#include

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式的pid

PID=`cat /var/run/lock.pid`

接下来利用kill来送信号

kill  $PID

Receive signal 15

程式将会结束,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(),程式将永远杀不掉。

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);
}

引用:http://www.chinalinuxpub.com/read.php?wid=102

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