GNU FORK PTHREAD SIGNALS

Linux程序设计入门 - fork, pthread, and signals 

  在UNIX程序设计中，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序，另外像 

  a4c.tty/yact/chdrv这些中文终端机程序也有用到，一般如 

  Mozilla/Apache/Squid等大程序几乎都一定会用到。  

  虽然在UNIX下的程序写作，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下撰写多线程序，例如MP3播放程序，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 

  程序写作的书籍来研究。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序，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()，可将一个程序分岐成两个。在分歧之前的程序码 

  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"守护神程序"，也就是DOS中 

  所谓的"常驻程序"。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，这表示您的程序 

  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序的pid  

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

  接下来利用kill来送信号  

  kill $PID  

  Receive signal 15  

  程序将会结束，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()，程序 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);  

               }  

  OK STATION, Webmaster, Brian Lin