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#1 [zt]Linux程式设计入门 - fork, pthread, and signals
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processid(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 <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 <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 <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 (4.2BSD). */
#define SIGXCPU 24 /* CPU limit exceeded (4.2 BSD). */
#define SIGXFSZ 25 /* File size limit exceeded (4.2BSD). */
#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 (SystemV). */
#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
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