linux-IO-进程-线程（相关函数）

相关代码资源：xLinux: linux，网络编程阶段代码

1、IO

库函数

错误处理：

1. errno

errno是一个全局变量（在大多数实现中），用于报告系统调用的错误。当系统调用（如文件操作、内存分配等）失败时，errno会被设置为一个特定的错误码，以指示发生了什么类型的错误。errno的定义位于<errno.h>（或<stdlib.h>在某些系统上）头文件中。

注意 ：由于errno是全局的，它可能会被多个线程同时访问，因此在多线程程序中需要特别注意其线程安全性。许多现代系统提供了线程局部存储（TLS）版本的errno，以避免这种问题。

使用示例：

|---|---------------------------------------------------------|
| | #include <stdio.h> |
| | #include <stdlib.h> |
| | #include <errno.h> |
| | |
| | int main() { |
| | FILE *fp = fopen("nonexistentfile.txt", "r"); |
| | if (fp == NULL) { |
| | printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno)); |
| | } |
| | return 0; |
| | } |

2. perror

perror函数用于打印一条描述最近发生的错误的消息到标准错误（stderr）。它会自动使用errno的值来确定要打印的错误消息。perror的原型定义在<stdio.h>头文件中。

使用示例：

|---|--------------------------------------------------|
| | #include <stdio.h> |
| | #include <stdlib.h> |
| | |
| | int main() { |
| | FILE *fp = fopen("nonexistentfile.txt", "r"); |
| | if (fp == NULL) { |
| | perror("Error opening file"); |
| | } |
| | return 0; |
| | } |

在这个例子中，如果文件打开失败，perror会打印类似于"Error opening file: No such file or directory"的消息（具体消息取决于errno的值和系统的本地化设置）。

3. strerror

strerror函数用于将errno的值转换为对应的错误消息字符串。它接受一个errno值作为参数（尽管在实际使用中，你通常会传递errno宏本身，因为它指向当前的错误码），并返回一个指向错误消息字符串的指针。这个字符串是静态分配的，因此每次调用strerror时，之前的返回值可能会被覆盖。strerror的原型定义在<string.h>头文件中。

使用示例 （已在前面的errno示例中展示）：

|---|--------------------------------------------------------|
| | printf("Error opening file: %s\n", strerror(errno)); |

文件

输入

1. fgetc

• 函数原型 : int fgetc(FILE *stream);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值: 成功时返回读取的字符（作为无符号字符转换为int），遇到文件结束符（EOF）或错误时返回EOF。
• 功能 : 从指定的文件流stream中读取下一个字符。

2. fgets

• 函数原型 : char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值 : 成功时返回指向str的指针，遇到文件结束符（EOF）或读取错误时返回NULL。
• 功能 : 从指定的文件流stream中读取最多n-1个字符（为了留出空间给字符串结束符\0），直到遇到换行符、文件结束符或读取了n-1个字符为止。

3. fread

• 函数原型 : size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值 : 成功读取的元素个数，可能小于请求的数量（nmemb）。
• 功能 : 从指定的文件流stream中读取数据到ptr指向的数组中。每次读取size字节，共读取nmemb次。

4. fscanf

• 函数原型 : int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值: 成功匹配并赋值的输入项数，遇到文件结束符或读取错误时可能小于预期。
• 功能 : 根据指定的格式字符串format从文件流stream中读取数据，并将读取的数据存储到后续参数指定的变量中。

5. getc

• 函数原型 : int getc(FILE *stream);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值: 成功时返回读取的字符（作为无符号字符转换为int），遇到文件结束符（EOF）或错误时返回EOF。
• 功能 : 类似于fgetc，从指定的文件流stream中读取下一个字符。

6. gets（已废弃）

• 函数原型 : char *gets(char *str);
• 头文件 : #include <stdio.h>（但不建议使用，因为它不安全）
• 返回值 : 成功时返回指向str的指针，遇到文件结束符（EOF）或读取错误时返回NULL。
• 功能: 从标准输入读取一行文本，直到遇到换行符或EOF，但不包括换行符。由于可能导致缓冲区溢出，该函数已被废弃。

7. scanf

• 函数原型 : int scanf(const char *format, ...);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值: 成功匹配并赋值的输入项数，遇到文件结束符或读取错误时可能小于预期。
• 功能 : 根据指定的格式字符串format从标准输入读取数据，并将读取的数据存储到后续参数指定的变量中。

8. getchar

• 函数原型 : int getchar(void);
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 返回值: 成功时返回读取的字符（作为无符号字符转换为int），遇到文件结束符（EOF）或错误时返回EOF。
• 功能: 从标准输入读取下一个字符。

输出

1. fputc

• 函数原型 : int fputc(int char, FILE *stream);
• 返回值 : 成功时返回写入的字符（转换为unsigned char后再转换为int），失败时返回EOF。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 将一个字符（实际上是以int形式传递的）写入到指定的文件流stream中。

2. fputs

• 函数原型 : int fputs(const char *s, FILE *stream);
• 返回值 : 成功时返回非负值，失败时返回EOF。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 将字符串s（不包括结尾的空字符\0）写入到指定的文件流stream中。

3. fwrite

• 函数原型 : size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
• 返回值: 成功写入的元素个数。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 将ptr指向的数组中的数据写入到指定的文件流stream中。每次写入size字节，共写入nmemb次。

4. fprintf

• 函数原型 : int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
• 返回值: 成功写入的字符数（不包括结尾的空字符），出错时返回负值。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 根据指定的格式字符串format向文件流stream写入数据。

5. putc

• 函数原型 : int putc(int char, FILE *stream);
• 返回值 : 成功时返回写入的字符（转换为unsigned char后再转换为int），失败时返回EOF。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 类似于fputc，将一个字符（以int形式传递）写入到指定的文件流stream中。

6. puts

• 函数原型 : int puts(const char *s);
• 返回值 : 成功时返回非负值，失败时返回EOF。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 将字符串s（包括结尾的空字符\0，但puts会在输出后自动添加一个换行符\n）写入到标准输出。

7. printf

• 函数原型 : int printf(const char *format, ...);
• 返回值: 成功写入的字符数（不包括结尾的空字符），出错时返回负值。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 根据指定的格式字符串format向标准输出写入数据。

8. putchar

• 函数原型 : int putchar(int char);
• 返回值 : 成功时返回写入的字符（转换为unsigned char后再转换为int），失败时返回EOF。
• 头文件 : #include <stdio.h>
• 功能 : 将一个字符（以int形式传递）写入到标准输出。

打开：

fopen

• 函数原型 ：FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
• 头文件 ：#include <stdio.h>
• 功能 ：根据指定的文件名（filename）和模式（mode）打开一个文件，并返回一个指向FILE的指针，该指针用于后续的文件操作。如果打开文件失败，则返回NULL。
• 模式（mode） ：
  • "r"：以只读方式打开文件。该文件必须存在。
  • "w"：以只写方式打开文件。如果文件存在，则长度被截断为零，即该文件内容会消失。如果文件不存在，则创建新文件。
  • "a"：以追加方式打开文件。如果文件存在，写入的数据会被追加到文件尾。如果文件不存在，则创建新文件。
  • "r+"：以读/写方式打开文件。该文件必须存在。
  • "w+"：以读/写方式打开文件。如果文件存在，则文件长度被截断为零，即该文件内容会消失。如果文件不存在，则创建新文件。
  • "a+"：以读/写方式打开文件，数据将被追加到文件尾。如果文件不存在，则创建新文件。

关闭

fclose

• 函数原型 ：int fclose(FILE *stream);
• 头文件 ：#include <stdio.h>
• 功能 ：关闭一个由fopen、freopen或fdopen函数打开的文件流（stream）。如果成功，返回0；如果失败，返回EOF。
• 注意 ：使用完文件后，应及时关闭它，以释放相关资源。fclose会刷新缓冲区中的输出数据（如果有的话），关闭文件，并释放与stream相关联的所有资源。

定位：

fseek

• 函数原型 ：int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
• 功能 ：fseek 函数用于重新定位文件流（stream）中的位置指针。它根据whence参数指定的起点和offset参数指定的偏移量来移动位置指针。
• 参数 ：
  • FILE *stream：指向FILE对象的指针，该对象标识了要操作的文件流。
  • long offset：从whence指定的位置开始计算的偏移量（以字节为单位）。
  • int whence：起始位置，它是一个宏定义，可以是以下值之一：
    • SEEK_SET：文件的开头。
    • SEEK_CUR：当前位置。
    • SEEK_END：文件的末尾。
• 返回值 ：成功时返回0，失败时返回非零值。

ftell

• 函数原型 ：long ftell(FILE *stream);
• 功能 ：ftell 函数用于获取当前文件流（stream）中的位置指针的位置（即当前读写位置）。
• 参数 ：
  • FILE *stream：指向FILE对象的指针，该对象标识了要查询的文件流。
• 返回值 ：成功时返回当前位置（以字节为单位），失败时返回-1L。

目录

打开目录

• 函数 ：DIR *opendir(const char *name);
• 头文件 ：<dirent.h>
• 功能 ：打开指定的目录name，并返回一个指向DIR的指针，该指针用于后续的目录读取操作。如果打开失败，返回NULL。

切换目录

• 函数 ：int chdir(const char *path);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 功能 ：将当前工作目录更改为path指定的目录。成功时返回0，失败时返回-1。

读取目录

• 函数 ：struct dirent *readdir(DIR *dirp);
• 头文件 ：<dirent.h>
• 功能 ：读取dirp指向的目录流中的下一个目录项。如果到达目录末尾或发生错误，则返回NULL。

创建目录

• 函数 ：int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
• 头文件 ：<sys/stat.h> 和 <sys/types.h>（可能需要）
• 功能 ：创建名为pathname的新目录，其权限位由mode指定。成功时返回0，失败时返回-1。

删除目录

• 函数 ：int rmdir(const char *pathname);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 功能 ：删除名为pathname的空目录。成功时返回0，失败时返回-1。

获取绝对路径

• 函数 ：char *getcwd(char *buf, size_t size);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 功能 ：将当前工作目录的绝对路径复制到buf指向的数组中。如果buf为NULL，则函数分配足够的内存来存储路径（这种情况需要手动释放内存）。成功时返回指向buf的指针，失败时返回NULL。

定位（在目录流中）

• 函数 ：long int telldir(DIR *dirp);

• 头文件 ：<dirent.h>

• 功能 ：返回目录流dirp的当前位置（一个相对于目录开头的偏移量）。这可以用于在读取目录时记录位置。

• 函数 ：void seekdir(DIR *dirp, long int loc);

• 头文件 ：<dirent.h>

• 功能 ：将目录流dirp的位置设置为loc，该位置是之前通过telldir函数获得的。

• 函数 ：void rewinddir(DIR *dirp);

• 头文件 ：<dirent.h>

• 功能 ：将目录流dirp的位置重置为流的开头。

关闭目录

• 函数 ：int closedir(DIR *dirp);
• 头文件 ：<dirent.h>
• 功能 ：关闭由opendir函数打开的目录流dirp。成功时返回0，失败时返回-1。

系统调用

文件操作

open

• 原型 ：int open(const char *pathname, int flags, ...);
• 头文件 ：<fcntl.h> 或 <sys/types.h>, <sys/stat.h>, <unistd.h>
• 返回值：成功时返回非负整数（文件描述符），失败时返回-1并设置errno。
• 功能：打开或创建一个文件，并返回一个文件描述符用于后续的读写操作。

read

• 原型 ：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 返回值：成功时返回读取的字节数，当到达文件末尾时返回0，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：从文件描述符指向的文件中读取数据到缓冲区。

write

• 原型 ：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 返回值：成功时返回写入的字节数，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：向文件描述符指向的文件中写入数据。

close

• 原型 ：int close(int fd);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 返回值：成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：关闭一个打开的文件描述符。

lseek

• 原型 ：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 返回值：成功时返回新的文件偏移量（相对于文件开头），失败时返回(off_t)-1并设置errno。
• 功能：移动文件描述符的读写位置。

文件属性

stat

• 原型 ：int stat(const char *pathname, struct stat *buf);
• 头文件 ：<sys/stat.h>
• 返回值：成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：获取文件的状态信息。

lstat

• 原型 ：int lstat(const char *pathname, struct stat *buf);
• 头文件 ：<sys/stat.h>
• 返回值：成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。
• 功能 ：类似于stat，但当参数为符号链接时，返回链接本身的信息。

用户和组信息

getpwuid

• 原型 ：struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
• 头文件 ：<sys/types.h>, <pwd.h>, <unistd.h>
• 返回值 ：成功时返回指向passwd结构的指针，失败时返回NULL。
• 功能：通过用户ID获取用户信息。

getgrgid

• 原型 ：struct group *getgrgid(gid_t gid);
• 头文件 ：<sys/types.h>, <grp.h>, <unistd.h>
• 返回值 ：成功时返回指向group结构的指针，失败时返回NULL。
• 功能：通过组ID获取组信息。

文件锁

fcntl

• 原型 ：int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
• 头文件 ：<fcntl.h>
• 返回值 ：取决于cmd参数，通常成功时返回非负值，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：文件控制操作，包括设置/获取文件锁等。

cmd参数（与文件锁相关）：

• F_GETLK：获取文件锁的信息。
• F_SETLK：设置文件锁，但不会阻塞。
• F_SETLKW：设置文件锁，如果发生冲突则阻塞。

lockf

• 原型 ：int lockf(int fd, int cmd, off_t len);
• 头文件 ：<unistd.h>
• 返回值：成功时返回0，失败时返回-1并设置errno。
• 功能：对文件的一部分进行加锁或解锁操作。

时间处理：

1. time()

函数原型 ：time_t time(time_t *tloc);

头文件 ：<time.h>

功能 ：获取当前时间（自1970年1月1日（称为Unix纪元）以来的秒数）。如果tloc不是NULL，该函数还会将这个时间值存储在tloc指向的位置。

返回值：成功时返回当前时间（以秒为单位），失败时返回-1。

2. ctime()

函数原型 ：char *ctime(const time_t *timep);

头文件 ：<time.h>

功能 ：将time_t类型的时间（通常是time()函数的返回值）转换为本地时间的字符串表示形式。返回的字符串包含了日期和时间，格式通常是"Wed Jun 30 21:49:08 1993\n"。

返回值 ：指向一个静态分配的字符串的指针，该字符串包含了转换后的时间和日期。由于这个字符串是静态分配的，因此连续调用ctime()可能会导致之前的返回值被覆盖。

3. localtime()

函数原型 ：struct tm *localtime(const time_t *timep);

头文件 ：<time.h>

功能 ：将time_t类型的时间（自Unix纪元以来的秒数）转换为本地时间（考虑时区），并以struct tm结构体的形式返回。

返回值 ：指向一个struct tm类型的静态分配对象的指针，该对象包含了转换后的时间信息。和ctime()一样，由于返回的是静态分配的内存，连续调用可能会覆盖之前的结果。

4. strftime()

函数原型 ：size_t strftime(char *s, size_t max, const char *format, const struct tm *tm);

头文件 ：<time.h>

功能 ：根据format指定的格式，将struct tm结构体中的时间信息格式化为字符串，并存储在s指向的数组中。max参数指定了s数组的大小，以避免溢出。

返回值 ：如果成功，返回存储在s中的字符数（不包括终止的空字符）；如果发生错误，返回0。

5. struct tm

定义 ：struct tm是一个结构体，用于表示时间信息。它通常包含以下成员（但可能因系统而异）：

• int tm_sec; // 秒（0-59）
• int tm_min; // 分（0-59）
• int tm_hour; // 小时（0-23）
• int tm_mday; // 一个月中的第几天（1-31）
• int tm_mon; // 月份（0-11，其中0表示1月）
• int tm_year; // 年份，自1900年起
• int tm_wday; // 一周中的第几天（0-6，其中0表示星期日）
• int tm_yday; // 一年中的第几天（0-365，其中0表示1月1日）
• int tm \_isdst; // 夏令时标志

进程相关：

1. getpid()

• 头文件 ：<unistd.h>
• 参数：无
• 返回值：成功时，返回当前进程的进程ID（PID），一个非负整数。如果出错（虽然这种情况非常罕见），理论上可能会返回-1，但通常不会。
• 功能：获取当前进程的PID。

2. getppid()

• 头文件 ：<unistd.h>
• 参数：无
• 返回值：成功时，返回当前进程的父进程ID（PPID），一个非负整数。如果出错（同样非常罕见），可能会返回-1。
• 功能：获取当前进程的父进程的PID。

3. fork()

• 头文件 ：<unistd.h>
• 参数：无
• 返回值 ：
  • 在父进程中，返回新创建的子进程的PID。
  • 在子进程中，返回0。
  • 如果出错，返回-1，并设置errno以指示错误。
• 功能：创建一个新的进程，称为子进程，它是调用进程的副本。

4. system()

• 头文件 ：<stdlib.h>
• 参数：一个指向以null结尾的字符串的指针，该字符串包含了要执行的shell命令。
• 返回值 ：
  • 命令的终止状态。如果命令成功执行，并且返回了0，则system()通常也返回0。
  • 如果命令无法被执行，或者system()调用失败，则返回-1。注意，system()的返回值与shell命令的退出状态可能不完全相同，因为system()还会返回shell本身的退出状态。
• 功能：执行一个shell命令，并等待命令执行完成。

5. exec函数族

这些函数用于在当前进程中加载并运行一个新程序，替换当前进程的映像。一旦exec函数成功执行，当前进程的映像就被新程序替换，因此exec函数不会返回给调用者。

• 头文件 ：<unistd.h>

execl

• 参数 ：程序路径，参数列表（以NULL结尾）。
• 返回值 ：如果execl成功，则不会返回；如果失败，则设置errno并返回-1（但实际上这个返回值不会被看到，因为进程映像已经被替换）。
• 功能：执行指定路径的程序，并传递参数列表。

execlp

• 参数 ：程序名（在PATH环境变量指定的目录中搜索），参数列表（以NULL结尾）。
• 返回值 和功能 ：与execl相同，但程序名不需要完整路径。

execv

• 参数 ：程序路径，参数数组（以NULL指针结尾）。
• 返回值 和功能 ：与execl相同，但参数通过数组传递。

execvp

• 参数 ：程序名（在PATH环境变量指定的目录中搜索），参数数组（以NULL指针结尾）。
• 返回值 和功能 ：与execv相同，但程序名不需要完整路径。

execvpe

• 参数 ：程序名（在PATH环境变量指定的目录中搜索），参数数组（以NULL指针结尾），环境变量数组（以NULL指针结尾）。
• 返回值 和功能 ：与execvp相同，但允许为新程序指定环境变量。注意，并非所有系统都提供execvpe函数。

6. wait()

• 头文件 ：<sys/wait.h>（在某些系统中，也可能需要<sys/types.h>）
• 参数 ：通常是一个指向int的指针，用于存储结束的子进程的终止状态；也可以是WAIT_ANY（在waitpid中更常见，但wait通常不使用此值）。
• 返回值 ：
  • 成功时，返回结束的子进程的PID。
  • 如果出错，返回-1，并设置errno以指示错误。
  • 如果wait()被信号中断，并且没有指定WNOHANG选项（wait函数本身不接受此选项，但waitpid接受），则行为未定义（但在实践中，它可能会返回-1并设置errno为EINTR）。然而，wait函数通常会在等待子进程时阻塞，直到有子进程结束。
• 功能 ：等待一个子进程结束，并获取其终止状态。如果有多个子进程，则wait会等待任意一个子进程结束。

waitpid():

在 C 语言中，waitpid() 函数的原型通常如下（以 POSIX 标准为例）：

|---|-------------------------------------------------------|
| | #include <sys/wait.h> |
| | #include <sys/types.h> |
| | |
| | pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); |

参数

• pid：指定要等待的子进程的 PID（进程ID）。这个参数有几个特殊的值：

  • -1：等待任何一个子进程结束。这相当于 wait() 函数的行为，但 waitpid() 提供了更多的选项。
  • 0：等待与调用进程属于同一进程组的任何子进程。
  • > 0：等待其 PID 与参数相等的子进程。
  • < -1：等待其组 ID 等于参数绝对值且与调用进程属于同一进程组的任何子进程。

• status ：指向整数的指针，用于接收子进程的退出状态。如果此参数不是 NULL，waitpid() 将把子进程的退出状态写入它所指向的内存位置。这个状态信息可以通过宏函数（如 WIFEXITED(), WEXITSTATUS(), WIFSIGNALED(), WTERMSIG(), WIFSTOPPED(), WSTOPSIG()）来解读。

• options ：控制 waitpid() 的行为。这个参数可以是 0 或以下一个或多个常量的按位或组合：

  • WNOHANG：即使没有任何子进程结束，也立即返回。此时，如果 status 不是 NULL 且没有子进程结束，则返回 0；如果有子进程结束，则返回该子进程的 PID。
  • WUNTRACED：如果子进程被停止（例如，由于收到 SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN 或 SIGTTOU 信号），也返回其状态。默认情况下，waitpid() 只返回已终止的子进程的状态。

返回值

• 成功时，返回等待的子进程的 PID。
• 如果 WNOHANG 被设置且没有子进程满足条件，则返回 0。
• 如果发生错误，则返回 -1，并设置 errno 以指示错误的原因。

---

守护进程创建：

1. 创建子进程：fork()

• 功能 ：fork()函数用于创建一个新的进程，称为子进程，它是当前进程的一个副本。
• 返回值 ：
  • 在父进程中，fork()返回新创建的子进程的PID。
  • 在子进程中，fork()返回0。
  • 如果出错，则返回-1。

2. 新建会话：setsid()

• 功能 ：setsid()函数用于创建一个新的会话（session），并使调用进程成为该会话的会话首进程（session leader）。同时，调用进程还会脱离任何控制终端（如果有的话）。
• 返回值 ：
  • 成功时，返回会话ID（通常等于调用进程的PID）。
  • 如果调用进程已经是会话首进程，则返回-1，并设置errno。
  • 如果出错，也返回-1，并设置errno。

3. 改变工作目录：chdir()

• 功能 ：chdir()函数用于改变当前工作目录到指定的目录。
• 参数：一个指向以null结尾的字符串的指针，该字符串指定了新的工作目录的路径。
• 返回值 ：
  • 成功时，返回0。
  • 如果出错，返回-1，并设置errno。

守护进程通常会改变其工作目录到根目录（/），以避免占用可卸载的文件系统。

4. 设置文件模式创建掩码：umask()

• 功能 ：umask()函数用于设置进程的文件模式创建掩码。这个掩码会影响随后创建的文件的权限。
• 参数：一个新的文件模式创建掩码，通常是八进制数。
• 返回值 ：
  • 成功时，返回之前的文件模式创建掩码。
  • 如果出错，返回-1，但这种情况很少见。

守护进程通常会设置掩码以确保新创建的文件具有适当的权限。

5. 关闭文件描述符

守护进程需要关闭它从父进程继承的所有不必要的文件描述符，以避免潜在的资源泄露或安全问题。这通常通过遍历文件描述符表并关闭每个描述符来实现，但首先需要知道文件描述符表的大小。

• getdtablesize() ：这个函数用于获取进程的文件描述符表的大小（即可以打开的最大文件描述符数）。然而，需要注意的是，getdtablesize()函数并不是POSIX标准的一部分，而且在许多现代系统上可能不可用或已被废弃。在这些系统上，你可能需要依赖于其他方法（如sysconf(_SC_OPEN_MAX)）来获取这个值，或者简单地关闭你已知不需要的文件描述符。

进程组

• setpgid(pid_t pid, pid_t pgid)
  • setpgid函数用于设置指定进程（pid）的进程组ID。如果pid为0，则调用进程（即当前进程）的进程组ID被设置为pgid。如果pgid等于0，则调用进程的进程组ID被设置为调用进程的进程ID。这个函数通常用于创建新的进程组或改变现有进程的进程组。
• 注意 ：这里没有直接列出获取当前进程所属进程组ID的函数，但可以通过调用getpgid(0)来获取调用进程所在进程组的ID，其中0代表当前进程。

会话

• getsid(pid_t pid)
  • getsid函数用于获取指定进程（pid）所在会话的会话ID。会话ID是分配给会话中每个进程的唯一标识符。如果pid是0，则函数返回调用进程所在会话的会话ID。
• setsid()
  • setsid函数用于创建一个新的会话，并成为该会话的会话首进程（session leader）。调用此函数的进程会成为新会话的唯一成员，并且与之前的控制终端（如果有的话）脱离。此外，调用进程的进程组ID和会话ID会被设置为与该进程的进程ID相同，该进程成为新进程组的组长。这个函数通常用于创建守护进程（daemon）或需要脱离控制终端的程序。

---

系统日志：

1. openlog 函数

openlog 函数用于打开与 syslog 守护进程的连接，并可选地设置日志消息的标识。虽然调用 syslog 之前不强制要求调用 openlog，但使用 openlog 可以定制日志消息的一些属性。

函数原型：

|---|--------------------------------------------------------------|
| | void openlog(const char *ident, int option, int facility); |

• ident：用于每条日志消息前的标识字符串。如果为 NULL，则使用程序名。
• option：控制日志记录行为的选项，如 LOG_CONS、LOG_NDELAY、LOG_NOWAIT、LOG_ODELAY、LOG_PERROR、LOG_PID。
• facility：用于指定日志消息的来源或类别（如系统守护进程、用户级别消息等）。

2. syslog 函数

syslog 函数用于向系统日志守护进程发送消息。

函数原型：

|---|-------------------------------------------------------|
| | void syslog(int priority, const char *format, ...); |

• priority：日志消息的优先级，由设施（facility）和级别（level）两部分组成，通过位或操作组合。
• format：格式字符串，类似于 printf 的格式字符串。
• ...：与 format 对应的参数列表。

3. closelog 函数

closelog 函数用于关闭与 syslog 守护进程的连接。不过，在程序正常结束时，这个调用通常是可选的，因为系统会在程序退出时自动清理资源。

函数原型：

|---|------------------------|
| | void closelog(void); |

系统日志优先级;

进程的终止：

正常终止

1. 主函数 return ：
   • 当主函数（通常是 main 函数）执行到 return 语句时，程序会正常结束。返回给操作系统的值通常用于指示程序的退出状态（成功或某种形式的错误）。
2. 调用 exit ：
   • exit 函数用于正常终止程序，并可以指定一个退出状态给操作系统。它会执行一些清理工作，包括调用所有已注册的 atexit 函数，关闭所有打开的文件描述符（如果有的话），清空并关闭 stdout 和 stderr 缓冲区（但请注意，这并不意味着它会"清空" stdout 的内容，而是确保所有缓冲的输出都被刷新到终端或文件中）。
3. 调用 _exit ：
   • _exit 函数也用于终止程序，但它不执行任何清理操作，如关闭文件描述符或调用 atexit 函数。它直接退出程序，并将控制权返回给操作系统，因此不会清空 stdout 缓冲区。这通常用于在程序已经严重损坏或处于不安全状态时快速退出。

异常终止

1. kill 命令 ：
   • kill 命令用于向指定的进程发送信号。如果发送的信号是终止信号（如 SIGTERM 或 SIGKILL），则会导致进程异常终止。SIGTERM 请求进程终止，但允许它进行清理操作；而 SIGKILL 强制立即终止进程，不允许进行任何清理。
2. 主动异常终止 abort ：
   • abort 函数用于生成一个 SIGABRT 信号，该信号通常用于指示程序中的严重错误，如断言失败。接收到 SIGABRT 信号后，程序会异常终止，并可能生成一个核心转储文件（取决于操作系统的配置），用于调试。
3. 另一个进程或硬件信号终止 ：
   • 除了 kill 命令发送的信号外，程序还可能因为接收到来自其他进程的信号或硬件事件（如非法内存访问）而异常终止。这些信号包括但不限于 SIGINT（通常由 Ctrl+C 触发）、SIGSEGV（段错误）、SIGFPE（浮点异常）等。接收到这些信号后，程序通常会立即终止，除非有信号处理函数被注册来捕获并处理这些信号。

---

线程相关：

线程库：NPTL

1. 线程创建：pthread_create

|---|----------------------------------------------------------------------|
| | int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, |
| | void *(*start_routine) (void *), void *arg); |

• 功能 ：创建一个新线程，该线程执行由start_routine指定的函数，arg作为该函数的参数。
• 参数 ：
  • thread：指向pthread_t类型的指针，用于存储新线程的标识符。
  • attr：指向线程属性对象的指针，可以指定线程的各种属性，如堆栈大小、调度策略等。如果为NULL，则使用默认属性。
  • start_routine：新线程将要执行的函数。
  • arg：传递给start_routine函数的参数。
• 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。

2. 查看当前线程ID：pthread_self

|---|---------------------------------|
| | pthread_t pthread_self(void); |

• 功能：返回调用线程的线程ID。
• 返回值：调用线程的线程ID。

3. 等待线程结束：pthread_join

|---|------------------------------------------------------|
| | int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); |

• 功能 ：等待指定的线程结束。如果retval不为NULL，则线程的返回值将被存储在retval指向的位置。
• 参数 ：
  • thread：要等待的线程的线程ID。
  • retval：用于存储线程返回值的指针的地址。如果不需要，可以设置为NULL。
• 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。

4. 分离线程：pthread_detach

|---|-----------------------------------------|
| | int pthread_detach(pthread_t thread); |

• 功能 ：将指定的线程设置为"分离"状态，这样当线程结束时，其资源会自动释放，而不需要其他线程来调用pthread_join。
• 参数 ：
  • thread：要设置为分离状态的线程的线程ID。
• 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。

5. 线程退出：pthread_exit

|---|------------------------------------|
| | void pthread_exit(void *retval); |

• 功能：终止调用线程的执行。如果线程创建了子线程，并且这些子线程尚未被分离或等待，则这些子线程将不会被终止。
• 参数 ：
  • retval：线程的返回值，其他线程可以通过pthread_join获取。
• 注意 ：一旦调用了pthread_exit，线程将不再执行任何代码。

6. 取消线程：pthread_cancel

|---|-----------------------------------------|
| | int pthread_cancel(pthread_t thread); |

• 功能：向指定的线程发送取消请求。线程是否响应取消请求取决于其取消状态和取消类型。
• 参数 ：
  • thread：要取消的线程的线程ID。
• 返回值：成功时返回0，失败时返回错误码。
• 注意 ：线程可以通过设置取消状态和取消类型来忽略取消请求，或者通过调用pthread_testcancel来检查是否有取消请求并响应它。

7.手动添加取消点

1. pthread_testcancel

功能 ：
pthread_testcancel 函数用于测试调用线程是否应该被取消。如果线程被设置了取消状态（即，其他线程对该线程调用了 pthread_cancel），并且该线程没有禁用取消（通过 pthread_setcancelstate），则 pthread_testcancel 会导致线程被取消，就像执行了一个异步取消请求一样。

头文件：

|---|------------------------|
| | #include <pthread.h> |

返回值：

• 成功时，该函数不返回（因为线程被取消）。
• 如果线程没有被取消，则该函数正常返回。

参数 ：

无参数。

注意事项：

• 线程应定期调用 pthread_testcancel 以确保能够及时响应取消请求。
• 取消是协作的，意味着线程必须主动检查取消状态（通过 pthread_testcancel）或执行可能被取消的点（如某些库函数）。

8. 资源清理栈 (pthread_cleanup_push 和 pthread_cleanup_pop)

功能 ：

资源清理栈用于在线程取消或退出时自动执行清理操作（如释放资源、关闭文件等）。pthread_cleanup_push 用于将清理函数压入栈中，而 pthread_cleanup_pop 用于从栈中移除清理函数，并可选择性地执行它。

头文件：

|---|------------------------|
| | #include <pthread.h> |

pthread_cleanup_push 返回值：

• 无返回值（宏定义，非函数）。

pthread_cleanup_pop 返回值：

• 成功时返回 0。
• 出错时返回错误码。

参数：

• pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg)：
  • routine：指向清理函数的指针。
  • arg：传递给清理函数的参数。
• pthread_cleanup_pop(int execute)：
  • execute：如果非 0，则执行栈顶的清理函数；如果为 0，则不执行。

注意事项：

• 清理函数应设计为可重入的，因为可能在多线程环境中被调用。
• 使用 pthread_cleanup_push 和 pthread_cleanup_pop 时，通常将 pthread_cleanup_push 放在代码块的开始，pthread_cleanup_pop 放在结束（无论是正常退出还是通过异常路径）。
• 如果在 pthread_cleanup_pop 调用之前线程被取消，则栈上所有未执行的清理函数都将被执行。
• 清理函数不应调用任何可能导致线程取消的函数，因为这可能导致死锁或未定义行为。

同步互斥机制：

同步 - 无名信号量

头文件 ：<semaphore.h>（注意，在某些系统中可能需要链接实时库，如-lrt）

sem_init

• 功能：初始化一个未命名的信号量。
• 参数 ：
  • sem：指向信号量结构的指针。
  • pshared：如果非0，信号量将在进程间共享；如果为0，信号量仅在当前进程的线程间共享。
  • value：信号量的初始值。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

sem_wait

• 功能：等待（阻塞）信号量的值大于0。如果信号量的值为0，则调用线程将被阻塞，直到信号量的值大于0。操作成功后，信号量的值减1。
• 参数 ：sem：指向信号量结构的指针。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

sem_post

• 功能：增加信号量的值。如果信号量的值从0增加到1，则可能唤醒一个等待该信号量的线程。
• 参数 ：sem：指向信号量结构的指针。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

同步 - 有名信号量

头文件 ：<sys/sem.h>，但注意，在现代Linux系统中，通常推荐使用POSIX信号量（即无名信号量），因为semget、semop、semctl等函数是System V信号量的API，它们较老且不如POSIX信号量灵活。

semget

• 功能：创建一个新的信号量集或访问一个已存在的信号量集。
• 参数 ：
  • key：用于创建新信号量集的唯一标识符。
  • nsems：信号量集中的信号量数量。
  • semflg：控制信号量集创建的标志。
• 返回值：成功时返回信号量集的标识符；失败时返回-1，并设置errno。

semop

• 功能：对信号量集中的信号量执行操作。
• 参数 ：
  • semid：信号量集的标识符。
  • sops：指向sembuf结构的数组，指定了要执行的操作。
  • nsops：sops数组中元素的数量。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

semctl

• 功能：用于对信号量集执行各种控制操作，如获取信号量的值、设置信号量的值、初始化信号量集等。
• 参数 ：
  • semid：信号量集的标识符。
  • semnum：信号量集中的信号量编号（从0开始）。
  • cmd：要执行的控制命令。
  • arg：根据cmd的不同，这个参数可以是不同的类型，如信号量的新值、指向union semun的指针等。
• 返回值 ：根据cmd的不同，返回值也有所不同。对于大多数命令，成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
• 
• 
• 
• 
• 

互斥

头文件 ：<pthread.h>

pthread_mutex_init

• 功能：初始化一个互斥锁。
• 参数 ：
  • mutex：指向互斥锁变量的指针。
  • attr：用于指定互斥锁属性的指针，如果为NULL，则使用默认属性。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回错误码。

pthread_mutex_lock

• 功能：尝试对互斥锁加锁。如果互斥锁已被锁定，则调用线程将被阻塞，直到互斥锁被解锁。
• 参数 ：mutex：指向互斥锁变量的指针。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回错误码。

pthread_mutex_unlock

• 功能：对互斥锁进行解锁。
• 参数 ：mutex：指向互斥锁变量的指针。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回错误码。

pthread_mutex_destroy

• 功能：销毁一个互斥锁。在销毁之前，必须确保互斥锁是未锁定的状态。
• 参数 ：mutex：指向互斥锁变量的指针。
• 返回值：成功时返回0；失败时返回错误码。

通信机制：

system V ：

命令：ipcs ,,ipcrm

• 函数原型 ：key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
• 头文件 ：<sys/ipc.h>

参数说明

• pathname ：指向文件路径的指针。这个文件通常是项目中的一个已知文件，但它不需要实际存在，但必须是唯一的，以便在不同的项目或实例中生成不同的键。不过，在大多数实际使用中，为了确保键的唯一性和稳定性，通常会指定一个确实存在的文件。
• proj_id：一个8位（1字节）的整数，用于进一步区分同一路径下的不同键。这个值通常是项目的唯一标识符，但在实际应用中，它可以是任何非零的整数值。

返回值

• 如果成功，ftok函数返回一个唯一的键（key_t类型）。
• 如果失败，返回-1，并设置errno以指示错误。可能的错误包括EACCES（调用进程对pathname没有读权限）、ENOENT（pathname指定的文件或目录不存在）、ENOMEM（没有足够的内存来执行操作）和EINVAL（pathname不指向一个文件或目录）。

管道

有名管道

• mkfifo
  • 头文件 ：<sys/stat.h> 和 <fcntl.h>
  • 功能：创建一个有名管道。
  • 参数 ：
    • pathname：管道的文件名。
    • mode：管道文件的权限，类似于open函数的mode参数。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

匿名管道

• pipe函数
  • 头文件 ：<unistd.h>
  • 功能：创建一个匿名管道，用于父子进程或相关进程间的通信。
  • 参数 ：
    • filedes：指向一个包含两个文件描述符的数组，第一个用于读，第二个用于写。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。

消息队列

• msgget
  • 头文件 ：<sys/ipc.h> 和 <sys/msg.h>
  • 功能：创建或访问一个消息队列。
  • 参数 ：
    • key：用于创建或访问消息队列的键。
    • msgflg：控制消息队列创建和访问的标志。
  • 返回值：成功时返回消息队列的标识符；失败时返回-1，并设置errno。
• msgsnd
  • 功能：向消息队列发送消息。
  • 参数 ：
    • msqid：消息队列的标识符。
    • msgp：指向消息缓冲区的指针。
    • msgsz：消息的大小（不包括消息类型字段）。
    • msgflg：控制消息发送的标志。
  • 返回值 ：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
• msgrcv
  • 功能：从消息队列接收消息。
  • 参数 ：
    • msqid：消息队列的标识符。
    • msgp：指向消息缓冲区的指针。
    • msgsz：消息缓冲区的最大大小。
    • msgtyp：请求的消息类型。
    • msgflg：控制消息接收的标志。
  • 返回值：成功时返回接收到的消息的实际字节数；失败时返回-1，并设置errno。
  • 
• msgctl
  • 功能：执行消息队列的控制操作，如删除队列。
  • 参数 ：
    • msqid：消息队列的标识符。
    • cmd：要执行的控制命令。
    • buf：指向msqid_ds结构的指针，用于某些命令。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
  • 
  • 
  • 
  • 

共享内存

• shmget
  • 功能：创建或访问一个共享内存段。
  • 参数 ：
    • key：用于创建或访问共享内存段的键。
    • size：共享内存段的大小。
    • shmflg：控制共享内存段创建和访问的标志。
  • 返回值：成功时返回共享内存段的标识符；失败时返回-1，并设置errno。
• shmat
  • 功能：将共享内存段连接到进程的地址空间。
  • 参数 ：
    • shmid：共享内存段的标识符。
    • shmaddr：建议的附加地址（通常为NULL）。
    • shmflg：控制附加操作的标志。
  • 返回值：成功时返回共享内存段附加到进程地址空间的地址；失败时返回(void *)-1，并设置errno。
• shmdt
  • 功能：断开共享内存段与进程的连接。
  • 参数 ：
    • shmaddr：共享内存段附加到进程地址空间的地址。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
• shmctl
  • 功能：执行共享内存段的控制操作，如删除共享内存段。
  • 参数 ：
    • shmid：共享内存段的标识符。
    • cmd：要执行的控制命令。
    • buf：指向shmid_ds结构的指针，用于某些命令。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
  • 
  • 
  • 

信号---（阻塞未决等信息另一篇有提到这里不详解）

• kill
  • 头文件 ：<signal.h>
  • 功能：向进程发送信号。
  • 参数 ：
    • pid：接收信号的进程的PID。
    • sig：要发送的信号。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno。
  • 
• raise
  • 功能：向当前进程发送信号。
  • 参数 ：
    • sig：要发送的信号。
  • 返回值：成功时返回0；失败时返回非0值，并设置errno。
  • 
• abort
  • 功能：导致程序异常终止，并向进程发送SIGABRT信号。
  • 参数：无。
  • 返回值：不返回。
  • 

更改信号的默认行为：

signal 函数

返回值

• 成功时返回之前的信号处理函数指针（如果成功查询）或0（如果成功设置）。
• 失败时返回SIG_ERR，并设置errno以指示错误。

头文件

• <signal.h>

功能

• 设置或查询与特定信号相关联的处理函数。

参数

• int signum：要处理的信号编号。
• void (*handler)(int)：指向新信号处理函数的指针，或者SIG_IGN（忽略信号）、SIG_DFL（恢复信号的默认处理行为）等特殊值。

|---|------------------------------------------|
| | #include <signal.h> |
| | #include <stdio.h> |
| | #include <stdlib.h> |
| | |
| | void signal_handler(int signum) { |
| | printf("Caught signal %d\n", signum); |
| | // 清理代码... |
| | exit(signum); |
| | } |
| | |
| | int main() { |
| | // 设置SIGINT信号的处理函数 |
| | signal(SIGINT, signal_handler); |
| | |
| | // 无限循环，等待信号 |
| | while(1) { |
| | pause(); // 使进程暂停直到接收到信号 |
| | } |
| | |
| | return 0; |
| | } |

1. sigemptyset

功能：初始化信号集，将其中的所有信号都设置为未选择状态。

头文件 ：<signal.h>

原型 ：int sigemptyset(sigset_t *set);

参数：

• set：指向信号集的指针，该信号集将被初始化为不包含任何信号的集合。

返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno以指示错误。

2. sigaddset

功能：向信号集中添加一个信号。

头文件 ：<signal.h>

原型 ：int sigaddset(sigset_t *set, int signum);

参数：

• set：指向信号集的指针。
• signum：要添加到信号集中的信号编号。

返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno以指示错误。

3. sigdelset

功能：从信号集中删除一个信号。

头文件 ：<signal.h>

原型 ：int sigdelset(sigset_t *set, int signum);

参数：

• set：指向信号集的指针。
• signum：要从信号集中删除的信号编号。

返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno以指示错误。

4. sigaction

功能：查询或更改与特定信号相关联的动作。

头文件 ：<signal.h>

原型 ：int sigaction(int sig, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

参数：

• sig：指定要更改或查询其行为的信号编号。
• act：如果非NULL，则指向一个sigaction结构体，该结构体指定了新信号处理器及其相关标志。
• oact：如果非NULL，则指向一个sigaction结构体，该结构体将包含调用前的信号处理器及其相关标志。

sigaction结构体：

• sa_handler：指向信号处理函数的指针，或使用SIG_IGN忽略信号，或使用SIG_DFL恢复默认行为。
• sa_sigaction：指向一个接受额外信息的信号处理函数的指针（SA_SIGINFO标志）。
• sa_mask：一个信号集，指定了在执行信号处理函数期间应被阻塞的信号。
• sa_flags：指定信号处理选项的位掩码。

返回值：成功时返回0；失败时返回-1，并设置errno以指示错误。

网络（下一篇网络详解，这里只做略）

• socket
  • 头文件 ：<sys/socket.h>
  • 功能：创建一个新的套接字。
  • 参数 ：
    • domain：协议族（如AF_INET）。
    • type：套接字类型（如SOCK_STREAM）。
    • protocol：特定于协议的选项（通常为0）。
  • 返回值：成功时返回套接字的文件描述符；失败时返回-1，并设置errno。