LINUX环境高级编程-第四讲进程
linux 开发环境 原理
Linux开发环境的原理介绍Linux是一种开源的操作系统，由内核和应用程序构成。
它可以运行在各种硬件平台上，如个人电脑、服务器、智能手机等。
Linux 的内核主要负责系统的调度、进程管理和内存管理等基本操作，应用程序则负责实现用户所需的各种功能。
在Linux上开发应用程序需要一个完整的开发环境，包括编译器、调试器、集成开发环境（IDE）等。
下面将介绍这些组件的原理以及如何在Linux上搭建这样的开发环境。
1. 编译器Linux上的编译器主要用于将高级编程语言（如C、C++等）编译为可执行文件。
常用的编译器包括GCC、Clang等。
这些编译器使用Linux系统提供的函数库进行编程和编译，它们会使用文本文件（通常是源代码文件）创建可执行文件。
2. 调试器调试器是开发人员在开发应用程序时使用的工具，它可以帮助开发人员跟踪程序运行过程中的变量和表达式，以及定位和修复程序中的错误。
Linux上常用的调试器包括GDB、LLDB等。
这些调试器通过控制台与应用程序进行交互，并使用源代码文件分析程序的执行逻辑。
3. 集成开发环境（IDE）集成开发环境是一种用于编辑、编译和调试程序的软件工具，它可以提供一种易于使用的界面，让开发人员更轻松地进行程序开发。
Linux上常用的IDE包括Eclipse、IntelliJ IDEA等。
这些IDE会使用Linux系统提供的函数库进行编程和编译，它们会使用文本文件（通常是源代码文件）创建可执行文件。
4. 在Linux上搭建开发环境在Linux上搭建开发环境通常包括安装所需的软件包，如GCC、GDB等，并根据需要配置相关的环境变量。
在Ubuntu这样的易用的Linux操作系统上，可以通过命令行安装和配置这些组件。
同时，Ubuntu还提供了多个版本的安装镜像文件，可根据需要选择适合的版本进行安装。
需要注意的是，不同的Linux发行版和开发工具可能会有所不同，因此在搭建开发环境时需要根据实际情况选择适合的工具和环境。
Linux多进程
LINUX进程控制课程内容linux下进程的创建、终止、控制；进程间资源的继承；多进程间的通讯；守护进程。
目录1. Linux进程概述 (1)1.1. 进程标识 (2)1.2. 进程的用户ID与组ID(进程的运行身份) (2)2. 进程的创建 (3)2.1. system函数 (4)2.2. fork函数 (4)2.3. exec函数族 (5)2.4. popen函数 (6)3. 进程控制与终止 (8)3.1. 进程的控制 (8)3.2. 进程的终止 (9)4. 进程间打开文件的继承 (9)4.1. 用fork继承打开的文件 (9)4.2. 用exec*继承打开的文件 (10)4.3. 用管道(FIFO)传递打开的文件的信息 (11)5. 进程间通信(Interprocess Communication,IPC) (13)5.1. 无名管道(PIPE) (13)5.2. 命名管道(FIFO) (15)5.3. 共享内存 (18)5.4. 消息队列 (20)6. 守护进程(Daemon) (24)1.Linux进程概述进程是程序的执行实例，它是Linux的基本调度单位。
一个进程由如下元素组成：●程序的当前上下文，即程序的当前执行状态；●程序的当前执行目录●程序访问的文件和目录●程序的访问权限，比如它的文件模式和所有权●内存和其他分配给进程的系统资源内核使用进程来控制对CPU和其他系统资源的访问，并且使用进程来决定在CPU上运行哪个程序，运行多久以及采用什么特性运行它。
内核的调度器负责在所有的进程间分配CPU执行时间，称为时间片(time slice)，它轮流在每个进程分得的时间片用完后从进程那里抢回控制权。
1.1.进程标识OS会为每个进程分配一个唯一的整型ID，做为进程的标识号(pid)。
进程除了自身的ID外，还有父进程ID(ppid),所有进程的祖先进程是同一个进程，它叫做init进程，ID为1，init进程是内核自举后的一个启动的进程。
在Linux终端中如何查看和管理进程
在Linux终端中如何查看和管理进程Linux作为一种开源的操作系统，其终端命令行界面提供了丰富的功能和工具，用于管理和控制系统中的各种进程。
本文将介绍在Linux 终端中如何查看和管理进程的方法。
一、查看进程1. 查看所有进程要查看系统中所有正在运行的进程，可以使用以下命令：```ps -ef```该命令会列出系统中的所有进程，显示进程的详细信息，包括进程ID（PID）、父进程ID（PPID）、进程状态、运行时间等。
2. 按进程名查找如果你只知道进程的名称，但不清楚进程的具体信息，可以使用以下命令：```ps -ef | grep 进程名```其中，将“进程名”替换为你要查找的进程名称，该命令会显示与输入的进程名相关的所有进程信息。
3. 查看进程树进程树是一种以树形结构表示进程间关系的方式。
要查看进程树，可以使用以下命令：```pstree```该命令会显示进程树的整体结构，包括父进程和所有子进程。
二、管理进程1. 终止进程要终止一个正在运行的进程，可以使用以下命令：```kill 进程ID```其中，将“进程ID”替换为你要终止的进程的进程ID。
如果进程无法正常终止，你可以使用强制终止的方式来结束进程：```kill -9 进程ID```2. 后台运行进程有时候，你希望某个进程在后台运行，而不占用终端的控制。
要在后台运行进程，可以使用以下命令：```进程命令 &```其中，将“进程命令”替换为你要运行的进程命令。
3. 进程优先级Linux系统允许你调整进程的优先级，以控制资源分配。
要调整进程优先级，可以使用以下命令：```renice 优先级进程ID```其中，将“优先级”替换为你要设置的进程优先级值，将“进程ID”替换为对应的进程ID。
三、其他进程管理工具除了上述基本的命令行工具外，Linux还提供了一些可视化的进程管理工具，可以更方便地管理和监控进程。
以下是其中几个常用的工具：1. htophtop是一个交互式的进程查看器，可以以树状结构显示进程，并提供了一系列的操作选项，如终止进程、调整优先级等。
linux下的CC++多进程多线程编程实例详解
linux下的CC++多进程多线程编程实例详解linux下的C\C++多进程多线程编程实例详解1、多进程编程#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){pid_t child_pid;/* 创建⼀个⼦进程 */child_pid = fork();if(child_pid == 0){printf("child pid\n");exit(0);}else{printf("father pid\n");sleep(60);}return 0;}2、多线程编程#include <stdio.h>#include <pthread.h>struct char_print_params{char character;int count;};void *char_print(void *parameters){struct char_print_params *p = (struct char_print_params *)parameters;int i;for(i = 0; i < p->count; i++){fputc(p->character,stderr);}return NULL;}int main(){pthread_t thread1_id;pthread_t thread2_id;struct char_print_params thread1_args;struct char_print_params thread2_args;thread1_args.character = 'x';thread1_args.count = 3000;pthread_create(&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args);thread2_args.character = 'o';thread2_args.count = 2000;pthread_create(&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args);pthread_join(thread1_id, NULL);pthread_join(thread2_id, NULL);return 0;}3、线程同步与互斥1）、互斥pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);/*也可以⽤下⾯的⽅式初始化*/pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_lock(&mutex);/* 互斥 */thread_flag = value;pthread_mutex_unlock(&mutex);2）、条件变量int thread_flag = 0;pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t thread_flag_cv;\void init_flag(){pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_cond_init(&thread_flag_cv, NULL);thread_flag = 0;}void *thread_function(void *thread_flag){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);while(thread_flag != 0 ){pthread_cond_wait(&thread_flag_cv, &mutex);}pthread_mutex_unlock(&mutex);do_work();}return NULL;}void set_thread_flag(int flag_value){pthread_mutex_lock(&mutex);thread_flag = flag_value;pthread_cond_signal(&thread_flag_cv);pthread_mutex_unlock(&mutex);}感谢阅读，希望能帮助到⼤家，谢谢⼤家对本站的⽀持！。
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终止、等待及替换）
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终⽌、等待及替换）进程创建在上⼀节讲解进程概念时，我们提到fork函数是从已经存在的进程中创建⼀个新进程。
那么，系统是如何创建⼀个新进程的呢？这就需要我们更深⼊的剖析fork 函数。
1.1 fork函数的返回值调⽤fork创建进程时，原进程为⽗进程，新进程为⼦进程。
运⾏man fork后，我们可以看到如下信息：#include <unistd.h>pid_t fork(void);fork函数有两个返回值，⼦进程中返回0，⽗进程返回⼦进程pid，如果创建失败则返回-1。
实际上，当我们调⽤fork后，系统内核将会做：分配新的内存块和内核数据结构（如task_struct）给⼦进程将⽗进程的部分数据结构内容拷贝⾄⼦进程添加⼦进程到系统进程列表中fork返回，开始调度1.2 写时拷贝在创建进程的过程中，默认情况下，⽗⼦进程共享代码，但是数据是各⾃私有⼀份的。
如果⽗⼦只需要对数据进⾏读取，那么⼤多数的数据是不需要私有的。
这⾥有三点需要注意：第⼀，为什么⼦进程也会从fork之后开始执⾏？因为⽗⼦进程是共享代码的，在给⼦进程创建PCB时，⼦进程PCB中的⼤多数数据是⽗进程的拷贝，这⾥⾯就包括了程序计数器（PC）。
由于PC中的数据是即将执⾏的下⼀条指令的地址，所以当fork返回之后，⼦进程会和⽗进程⼀样，都执⾏fork之后的代码。
第⼆，创建进程时，⼦进程需要拷贝⽗进程所有的数据吗？⽗进程的数据有很多，但并不是所有的数据都要⽴马使⽤，因此并不是所有的数据都进⾏拷贝。
⼀般情况下，只有当⽗进程或者⼦进程对某些数据进⾏写操作时，操作系统才会从内存中申请内存块，将新的数据拷写⼊申请的内存块中，并且更改页表对应的页表项，这就是写时拷贝。
原理如下图所⽰：第三，为什么数据要各⾃私有？这是因为进程具有独⽴性，每个进程的运⾏不能⼲扰彼此。
1.3 fork函数的⽤法及其调⽤失败的原因fork函数的⽤法：⼀个⽗进程希望复制⾃⼰，通过条件判断，使⽗⼦进程分流同时执⾏不同的代码段。
Linux操作系统应用编程课件(完整版)
2．Linux操作系统的发行版
Linux操作系统发行版实际就是Linux内核加上外围实用程序 组成的一个大软件包。相对于Linux操作系统的内核版本，发行版 的版本号随发布者的不同而不同，与Linux操作系统内核的版本号 是相对独立的。因此把SUSE、RedHat、Ubuntu、Slackware等直 接称为Linux是不确切的，它们是Linux操作系统的发行版。更确 切地说，应该将它们称为“以Linux为核心的操作系统软件包”。
Shell是Linux操作系统的一种用户界面，它作为操作系统 的“外壳”，为用户提供使用操作系统的接口。Shell主要有以 下两大功能特点。
（1）Shell是一个命令解释器，它拥有自己内建的Shell命令集。 （2）Shell的另一个重要特性是它自身就是一种解释型的程序设 计语言。
当用户成功登录Linux系统后，系统将执行一个Shell程序。 正是Shell进程提供了命令提示符。作为默认值，Shell对普通用 户用“$”作提示符，对超级用户（root）用“#”作提示符。
1.4.4 联机手册
联机手册命令man可向用户提供系统中各种命令、系统调用、 库函数和重要系统文件的详细说明，包括名字、使用语法、功能 描述、应用实例和相关参考文件等。其格式如下：
$ man [拥有哪个级别的帮助。 -k：查看和命令相关的所有帮助。
查看who命令的详细说明示例如下。 $ man who
Linux操作系统 应用编程
本章主要介绍Linux文件系统，包括文件系统的结构、文 件的定义与分类、目录与文件操作命令、文件的权限管理等， 让读者对Linux文件系统有一定的认识和理解，为后文的学习 打下基础。
2.1.1 组织结构
Linux操作系统中所有文件存储在文件系统中，文件被组织 到一棵“目录树”中，其文件系统层次结构（树状目录结构）如 图2.1所示。树根在该层次结构的顶部，树根的下方衍生出子目 录分支。
linux系统常用编程语言
linux系统常用编程语言L i n u x是一款广泛使用的操作系统，它支持多种编程语言的开发，这些编程语言是开发者在L i n u x环境下进行软件开发的基础工具。
本文将介绍一些常用的L i n u x系统编程语言，并逐步回答与之相关的问题。
一、C语言C语言是一种通用的高级编程语言，在Li n u x 系统中应用广泛。
它具有高效的性能和强大的控制能力，可以直接操作内存和硬件资源。
一些操作系统、驱动程序和系统工具都是用C语言开发的。
1.为什么C语言在L i n u x系统中应用广泛？C语言在L i n u x系统中应用广泛有以下几个原因：- L i n u x内核主要用C语言编写，其他系统工具和驱动程序也常用C语言开发，因此用C语言编写的程序与L i n u x系统更加兼容。
- C语言具有高效的执行速度和底层的硬件控制能力，适合开发与系统和硬件交互的应用程序。
- C语言是一种跨平台的编程语言，可以在多个操作系统上运行。
2.如何在L i n u x系统上使用C语言编程？要在L i n u x系统上使用C语言编程，可以按照以下步骤进行：-安装C语言编译器，如gc c等。
在终端中输入命令`s u d o a p t i n s t a l l g c c`即可安装g c c编译器。
-使用文本编辑器编写C代码，保存为以.c为扩展名的文件。
-在终端中使用g c c编译器将C代码编译为可执行文件。
例如，使用命令`g c c f i l e n a m e.c-oo u t p u t`将f i l e n a m e.c文件编译为名为o u t p u t的可执行文件。
-运行可执行文件，在终端中输入命令`./o u t p u t`即可运行。
二、P y t h o nP y t h o n是一种易学易用的高级编程语言，具有简洁的语法和强大的库支持，在L i n u x系统中也得到了广泛应用。
P y t h o n的解释器和许多开发工具是预装在L i n u x系统上的。
Linux入门学习大全超详细 ppt课件
Linux操作系统
1994年，Linux的第一个产品版Linux 1.0问世，如 今Linux家族已经有了近140个不同的版本，所有这些 版本都基于最初的免费的源代码。不同的公司可以推 出不同的Linux产品，但是它们都必须承诺对初始源代 码的任何改动皆公布于众。
Linux操作系统
1.1.2 Linux的优点 Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱，主要原
Linux操作系统
(2) 可以节省大量的资金。Linux是目前惟一可免费 获得的、为PC机平台上的多个用户提供多任务、多进 程功能的操作系统，这是人们喜欢使用它的主要原因。 就PC机平台而言，Linux提供了比其他任何操作系统都 要强大的功能，Linux还可以使用户远离各种商品化软 件提供者促销广告的诱惑，再也不用承受每过一段时 间就花钱去升级之苦，因此可以节省大量用于购买或 升级应用程序的资金。
Linux操作系统
(5) 提供功能强大而稳定的网络服务。Linux最优秀 的功能莫过于其网络功能。首先，它可以支持众多的 网 络 协 议 ， 比 如 TCP/IP 协 议 、 SPX/IPX 协 议 、 NETBEUI协议、X.25协议等；其次，Linux可以提供非 常广泛的网络服务，比如WWW、FTP、E-mail、Telnet、 NFS、DHCP、Samba、防火墙以及企业的群组服务等， 这些功能为Linux提供了无与伦比的网络亲和性。
Linux操作系统
4. 实用工具 标准的Linux系统都有一套叫做实用工具的程序，它 们是专门的程序，例如编辑器、执行标准的计算操作 等。另外，用户也可以产生自己的工具。
Linux操作系统
一般来讲，实用工具可分为以下三类。 (1) 编辑器：用于编辑文件。Linux的编辑器主要 有vi、emacs、pico等。 (2) 过滤器：用于接收并过滤数据。Linux的过滤 器(Filter)读取从用户文件或其他地方输入的数据，经 检查和处理后输出结果。从这个意义上说，它们过滤 了经过它们的数据。Linux有不同类型的过滤器，一些 过滤器用行编辑命令输出一个被编辑的文件；另外一 些过滤器是按模式寻找文件并以这种模式输出部分数 据；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在寄存器中
变量回滚
▪ typedef struct { unsigned j_sp; // 堆栈指针寄存器 unsigned j_ss; // 堆栈段 unsigned j_flag; // 标志寄存器 unsigned j_cs; // 代码段 unsigned j_ip; // 指令指针寄存器 unsigned j_bp; // 基址指针 unsigned j_di; // 目的指针 unsigned j_es; // 附加段 unsigned j_si; // 源变址 unsigned j_ds; // 数据段 } jmp_buf;
atexit函数提供了进行这样工作的机会
它允许用户注册若干终止处理函数，当进程 终止时，这些终止处理函数将会被自动调用
atexit函数
用于注册用户提供的终止处理函数 函数原型
int atexit(void (*func)(void));
参数
func：函数指针，返回值为void，无参
返回值
成功返回0，出错返回非0值
atexit函数
程序演示(4.3) 注意：先注册的函数，后被运行。 调用_exit函数并不会触发终止处理函数
User process
进程的启动和终止
_exit
用户函数
_exit
call
call
返 回
main exit 函数 不返回 返 回
C启动 例程
终止处理函数
程序演示(4.1)
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
进程的终止
8种方式使进程终止 正常终止
从main返回 调用exit 调用_exit或_Exit 最后一个线程从其启动例程返回 最后一个线程调用pthread_exit
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
main函数和命令行参数
通常，C程序总是从main函数开始执行
main函数原型
int main(int argc, char *argv[]);
参数
setjmp函数用于设置跳转的目的位置 longjmp函数进行跳转
setjmp和longjmp函数
参数与返回值：
env：保留了需要返回的位置的堆栈情况 setjmp的返回值：直接调用该函数，则返回0；
若由longjmp的调用，导致setjmp被调用，则返 回val（longjmp的第二个参数）
extern char **environ;
环境字符串：name=value
环境表和环境变量
访问环境变量的方法
直接使用environ 使用getenv和putenv等函数
getenv函数用于获取环境变量值 函数原型
char* getenv(const char *name);
返回与name关联的value的指针，若未找到则返回 NULL
exit函数执行一个标准I/O库的清理关闭操 作（为所有打开流调用fclose函数）后，进 入内核
_Exit、_exit函数立即进入内核
进程终止(4.2)
exit等函数的参数
status：进程的终止状态
程序演示查看进程终止状态
echo $?
atexit函数
当进程终止时，程序可能需要进行一些自身 的清理工作，如资源释放等等
High address
C程序存储空间布局
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
初始化的数据
正文
程序执行之前，将此段中的 数据初始化为0，如： long sum[1000];
High address
C程序存储空间布局
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
argc：命令行参数的个数
程序中怎么样
argv：指向命令行参数的获各得个命指令针行所参构数成的数
组
命令行
$./test Hello World
main函数和命令行参数
参数agrv：
argv
argv[0]
argv[1]
argv[2]
...........
argv[argc-1]
main函数和命令行参数
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
初始化的数据
正文
CPU执行的机器指令部分， 正文段通常是共享、只读的
High address
C程序存储空间布局
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
初始化的数据
正文
包含了程序中需明确赋初值 的变量，如全局变量 int maxcount=99;
初始化的数据
正文
用于动态分配内存
High address
C程序存储空间布局
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
初始化的数据
正文
主要用于支撑函数调用 存放参数、局部变量等
Windows95 进程地址空间
32
Windows2000 进程地址空间
33
Linux进程地址空间
exit func.
call
终止处理函数
return
_exit
标准I/O 清理函数
exec
Kernel
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
环境表和环境变量
每个进程都会接收到一张环境表 通过environ找到环境表
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
High address
C程序存储空间布局
命令行参数和环境变量 栈
Low address
堆 未初始化的数据
初始化的数据
正文
High address
C程序存储空间布局
异常终止
进程的终止
异常终止
调用abort 接到一个信号并终止 最后一个线程对取消请求做出响应
有关信号、线程的终止方式，后面讨论或者 自学
进程终止
三个终止函数：exit、_Exit、_exit 函数原型：
void exit(int status); void _Exit(int status); void _exit(int status);
根据演示程序，说明两个函数(程序演示 4.6)
各类变量的情况
当调用longjmp函数后，在main中的各类变 量的值是否改变回原来的值呢？
程序演示(4.7)
g++ -o test test.cpp g++ -O -o test test.cpp
全局变量、静态变量、易失变量不受优化的 影响
设置环境变量
unsetenv函数用于删除某个环境变量 函数原型
int unsetenv(const char* name);
删除name的定义 疑问？
前两个设置环境变量的函数，都给出了自己的 缓冲区存放环境变量。在环境表中是否直接使 用这些缓冲区，还是环境表自己分配了缓冲区 ？（程序4.5）
▪ 优化编译时，register和auto变量都存放在 寄存器中，而volatile变量仍存放在内存
47
变量回滚问题
▪ volatile变量：一般在多线程中使用的比较 多
➢ 例如有一个int x，有两个线程都要对其读写 ➢ 有些编译器或CPU会将x保存在寄存器中，读
的时候直接读取寄存器中的内容，而不是真实 的x在内存中的内容 ➢ 线程1，对x进行加1操作，此时内存中x的值为 2 ➢ 线程2想读x，结果从寄存器中读出1 ➢ 给变量加上volatile，指示程序每次读写变量都 必须从内存中读取，不要进行缓存（寄存器）
35
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
内存分配
三个用于内存分配的函数
malloc：分配指定字节数的存储区，此存储区 中的初始值不确定
calloc：为指定数量指定长度的对象分配存储 空间，该空间中的每一位都初始化为0
假设当g函数内部处理出错时 ，希望main函数能够感知到 这一出错情况
vo现？
setjmp和longjmp函数
void g(){}
g函数内部处理出错，main函 数能被通知到，可能的方法：
void f() { g(); }
使用goto语句？
g函数通过返回值通知f函数，f 函数再通过返回值通知main 函数？（考虑函数调用深度）
分配了内存，但是没有释放，是内存泄露吗 ？
进程环境
main函数和命令行参数 进程的启动和终止 环境表和环境变量 存储空间布局 存储器分配 setjmp和longjmp函数
setjmp和longjmp函数
void g(){}
void f() { g(); }
首先查看一个例子
在左侧的代码中，main函数 调用了f函数，f函数中又调用 了g函数
void main{
f();
}
使用setjmp和longjmp 使用C++异常处理
setjmp和longjmp函数
setjmp和longjmp函数实现函数之间的跳转 函数原型