嵌入式学习-IO进程-Day03

嵌入式学习-IO进程-Day03

IO进程

获取文件属性（stat）

库

库的概念

库的分类

静态库的制作

动态库的制作

进程

进程和程序的区别

进程的特点

进程三段

进程的类型

进程的运行状态

进程状态转换图（重点）

进程的函数接口

创建进程fork

fork函数创建的子进程的特点

IO进程

获取文件属性（stat）

头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
函数
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
功能：获取文件的属性
参数：pathname：文件
      buf：获取文件属性存放的位置
成功返回0，失败返回-1，更新错误码结构体包含
struct stat {
   dev_t     st_dev;         /* ID of device containing file */
                                          包含文件的设备ID
   ino_t     st_ino;         /* inode number */文件的Inode号
   mode_t    st_mode;        /* protection */  文件类型和权限
   nlink_t   st_nlink;       /* number of hard links */硬链接数
   uid_t     st_uid;         /* user ID of owner */用户ID
   gid_t     st_gid;         /* group ID of owner */组ID
   dev_t     st_rdev;        /* device ID (if special file) */
   off_t     st_size;        /* total size, in bytes */大小
   blksize_t st_blksize;     /* blocksize for filesystem I/O *
                                         文件系统I/O的块大小
   blkcnt_t  st_blocks;      /* number of 512B blocks allocated */                                       512B块的分配数量/* Since Linux 2.6, the kernel supports nanosecond
      precision for the following timestamp fields.
      For the details before Linux 2.6, see NOTES. */
          从Linux 2.6开始，内核支持纳秒
          以下时间戳字段的精度。
          Linux 2.6之前版本的详细信息请参见“说明”。struct timespec st_atim;  /* time of last access访问 */struct timespec st_mtim;  /* time of last modification修改 */struct timespec st_ctim;  /* time of last status change *

打印文件的inode

下面是st_mode的解释

man 7 inode

在man手册的第七页，打开man 7 inodeThe following mask values are defined for the file type:
对于该文件类型，定义了以下掩码值：
st_mode 包含的是文件类型和权限：
    文件类型：
    S_IFMT     0170000   bit mask for the file type bit field
                            文件类型位字段的位掩码
    S_IFSOCK   0140000   socket-套接字     S_IFLNK    0120000   symbolic link-连接文件
     S_IFREG    0100000   regular file-普通文件
     S_IFBLK    0060000   block device块设备
     S_IFDIR    0040000   directory目录
     S_IFCHR    0020000   character 字符设备
     S_IFIFO    0010000   FIFO管道 Thus, to test for a regular file (for example), one could write:
因此，要测试一个常规文件（例如），可以编写以下代码：
stat(pathname, &sb);
           if ((sb.st_mode & S_IFMT) == S_IFREG) {
               /* Handle regular file */
           }
获取st_mode的值
100664
&
170000
=
100000S_ISREG(m)  is it a regular file?
S_ISDIR(m)  directory?
S_ISCHR(m)  character device?
S_ISBLK(m)  block device?
S_ISFIFO(m) FIFO (named pipe)?
S_ISLNK(m)  symbolic link?  (Not in POSIX.1-1996.)
S_ISSOCK(m) socket?  (Not in POSIX.1-1996.)
将使用规则封装：封装成宏函数
#define S_ISREG(m)   (m&S_IFMT)==S_IFREG  m就相当于获取到的st_mode的值
相当于if(S_ISREG(sb.st_mode))权限：后9位控制权限
S_IRWXU     00700   owner has read, write, and execute permission
S_IRUSR     00400   owner has read permission
S_IWUSR     00200   owner has write permission
S_IXUSR     00100   owner has execute permissionS_IRWXG     00070   group has read, write, and execute permission
S_IRGRP     00040   group has read permission
S_IWGRP     00020   group has write permission
S_IXGRP     00010   group has execute permissionS_IRWXO     00007   others  (not  in group) have read, write, and
                               execute permission
S_IROTH     00004   others have read permission
S_IWOTH     00002   others have write permission
S_IXOTH     00001   others have execute permission使用方法：用谁与谁 st_mode & ？？？
     // 创作者权限
    if (st.st_mode & S_IRUSR)
        putchar('r');
    else
        putchar('-');1.getpwuid：通过用户id获取用户名
     struct passwd *getpwuid(uid_t uid);    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.getgrgid：通过组id获取组名
      struct group *getgrgid(gid_t gid);
  struct group {
      char   *gr_name;       /* group name */
      char   *gr_passwd;     /* group password */
      gid_t   gr_gid;        /* group ID */
      char  **gr_mem;        /* group members */
  };  3.char *ctime(const time_t *timep);
功能：将时间转换为字符串的格式表示
如："Wed Jun 30 21:49:08 1993\n"
ctime(&st.st_mtime) 函数返回一个指向字符串的指针，这个字符串表示时间格式的日期和时间。标准的 ctime 函数返回的时间字符串格式如下：
Www Mmm dd hh:mm:ss yyyy\n\0解释：
Www：表示星期几：MOn ，TUe
Mmm：表示月份：Jan，Feb
dd：表示日期
hh:mm:ss:时分秒
yyyy：年份。

代码实现ls-l功能

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
    struct stat sb;
    if (stat("./a.txt", &sb) == -1)
    {
        perror("stat err");
        return -1;
    }
    // type
    if (S_ISREG(sb.st_mode))
    {
        putchar('-');
    }
    // mode_usr
    if (sb.st_mode & S_IRUSR)
    {
        putchar('r');
    }
    else
    {
        putchar('-');
    }
    // mode_gru
    if (sb.st_mode & S_IRGRP)
    {
        putchar('r');
    }
    else
    {
        putchar('-');
    }
    // mode_other
    if (sb.st_mode & S_IROTH)
    {
        putchar('r');
    }
    else
    {
        putchar('-');
    }
    printf("%ld ", sb.st_nlink);
    printf("%s ", getpwuid(sb.st_uid)->pw_name);
    printf("%s ", getgrgid(sb.st_gid)->gr_name);
    printf("%ld ",sb.st_size);
    printf("%.12s",ctime(&sb.st_mtime));
    printf("%s ","./a.out");
    printf("\n");
    return 0;
}

库

库的概念

就是把一些常用函数的目标文件打包在一起，提供相应函数的接口，便于程序员使用；本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式

库的分类

静态库和动态库，本质区别是代码被载入时刻不同。

静态库：程序编译时连接到目标文件。

缺点：静态库中的代码复制到了程序中，因此体积较大。静态库升级后，程序需要重新编译链接

优点：程序运行时将不再需要该静态库；运行时无需加载库，运行速度更快

动态库：程序运行时被载入到代码当中

缺点：运行时需要加载动态库，运行速度慢，移植性差

优点：体积小，升级时候变得更加简单。

动态库 静态库

linux： .so .a

windows: .dll .lib

静态库的制作

将源文件编译生成目标文件

gcc -c xxx.c -o xxx.o

创建静态库，用ar 命令，将.o文件生成.a文件

ar crs libxxx.a xxx.o

lib:库的前缀 xxx.库名

链接库测试使用

gcc xxx.c -L指定库的路径 -l 指定的库名

动态库的制作

创建与地址无关的目标文件

gcc -fPIC -c xxx.c -o xxx.o

创建动态库

gcc -shared -o libxxx.so xxx.o

lib:库的前缀 xxx.库名

测试使用

gcc xxx.c -L指定库的路径 -l 指定的库名

执行

错误原因：

当加载动态库时，系统会默认从/lib或/usr/lib路径下查找库文件

解决方法：

1.把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下

sudo cp libxxx.so /usr/lib

2.在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

注意：只在当前终端，终端关闭，环境变量消失。

3.添加/etc/ld.so.conf.d/*.conf文件

进程

进程和程序的区别

程序：

1. 编译好的可执行的二进制文件。

2. 存放在磁盘上，指令和数据的有序集合（文件）。

3. 静态的，没有任何的执行概念。

进程：

1. 独立的可调度的任务

2. 执行一个程序所分配的资源总称

3.进程就是程序的一次执行的过程

4.进程是动态的，包括创建，调度，执行和消亡

进程的特点

1.CPU调度进程时会给进程分配时间片(几毫秒~十几毫秒),当时间片用完后，cpu再进行其他进程的调度，实现进程的轮转，从而实现多任务的操作

2.系统会为每一个进程分配0-4g的虚拟空间，0-3g(用户空间)是每个进程所独有的，3g-4g(内核空间)是所有进程共有的。

进程三段

1. 数据段：存放的是全局变量，常数，static修饰的变量等。
2. 正文段：存放的是程序中的代码。
3. 堆栈段：存放的是函数的返回地址，函数的参数以及程序中的局部变量

进程的类型

1.交互进程：该类进程是由shell控制和运行的。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。该类进程经常与用户进行交互，需要等待用户的输入，当接收到用户的输入后，该类进程会立刻响应，典型的交互式进程有：shell命令进程、文本编辑器等

2.批处理进程：该类进程不属于某个终端，它被提交到一个队列中以便顺序执行。比如数据备份。

3.守护进程：该类进程在后台运行。它一般在Linux启动时开始执行，系统关闭时才结束。

进程的运行状态

D uninterruptible sleep (usually IO)

R running or runnable (on run queue)

S interruptible sleep (waiting for an event to complete)

T stopped by job control signal

t stopped by debugger during the tracing

W paging (not valid since the 2.6.xx kernel)

X dead (should never be seen)

Z defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent

1. 运行态（R）:此时正在运行或者准备运行的进程。
2. 睡眠态（等待态）：可中断的睡眠态（S）：处于等待状态中的进程，一旦被该进程等待的资源被释放，那么该进程就会进入运行状态。
3. 不可中断的睡眠态（D）：该状态的进程只能用wake_up()函数唤醒。
4. 暂停态（T）：进程被暂停或者终止
5. 死亡态：进程结束 X

6. 僵尸态（Z）：当进程已经终止运行，但还占用系统资源，要避免僵尸态的产生

进程状态转换图（重点）

进程创建后，进程进入就绪态，当CPU调度到此进程时进入运行态，当时间片用完时，此进程会进入就绪态，如果此进程正在执行一些IO操作(阻塞操作)会进入阻塞态，完成IO操作（阻塞结束）后又可进入就绪态，等待CPU的调度，当进程运行结束即进入结束态。

进程的函数接口

创建进程fork

pid_t fork(void);
功能：创建子进程
返回值：
    成功：在父进程中：返回子进程的进程号 >0
         在子进程中：返回值为0
    失败：-1并设置errno

示例代码：

fork函数创建的子进程的特点

1. fork创建一个子进程，父进程返回子进程的pid，子进程中返回0。
2. fork创建的子进程几乎拷贝了父进程所有的内容(三个段：堆栈、数据、代码)，fork之前的代码被复制并不会被执行，fork之后的代码被复制并执行。
3. fork创建进程一旦成功，进程之间的空间就相会独立。各自分配0-4G的虚拟内存空间
4. fork创建进程之前打开的文件可以通过复制拿到同一个文件描述符 操作同一个文件(同一个文件指针)。
5. 如果父进程退出，子进程没有退出，子进程会变成孤儿进程被init进程收养。变成后台进程。