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嵌入式学习-IO进程-Day03

news 2025/8/20 18:47:18

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

数据段：存放的是全局变量，常数，static修饰的变量等。
正文段：存放的是程序中的代码。
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

运行态（R）:此时正在运行或者准备运行的进程。
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。
不可中断的睡眠态（D）：该状态的进程只能用wake_up()函数唤醒。
暂停态（T）：进程被暂停或者终止
死亡态：进程结束 X
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

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。
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。
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
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)。
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。