Linux программирование в примерах

• Вызовы getpid и getppid возвращают ID текущего и родительского процессов соответственно. Родителем процесса, первоначальный родитель которого завершается, становится специальный процесс init с PID 1. Таким образом, PPID может меняться, и приложения должны быть готовы к этому.

• Системный вызов nice дает возможность настраивать приоритет вашего процесса. Чем приятнее вы по отношению к другим процессам, тем меньше ваш относительный приоритет, и наоборот. Лишь суперпользователь может иметь больший приоритет по сравнению с другими процессами. На современных системах, особенно однопользовательских, нет действительных причин для изменения знамения относительного приоритета.

• Системный вызов exec начинает исполнение новой программы в существующем процессе. Шесть различных версий вызова предоставляют гибкость в установке списков аргументов и окружения ценой первоначальной путаницы по поводу того, какую из них лучше всего использовать. Два варианта имитируют механизм поиска оболочки и отступают к использованию оболочки для интерпретации файла в случае, если он не является двоичным исполняемым файлом; эти варианты должны использоваться с предусмотрительностью.

• Значение argv[0] для новой программы обычно происходит от имени исполняемого файла, но это лишь соглашение. Как и в случае с fork, значительный, но не идентичный набор атрибутов наследуется через exec. Другие атрибуты сбрасываются для использования подходящих значений по умолчанию.

• Функция atexit регистрирует функции обратного вызова для вызова в порядке LIFO при завершении программы. Функции exit, _exit и _Exit все завершают программу, передавая статус завершения обратно родителю, exit очищает открытые потоки FILE* и запускает функции, зарегистрированные с помощью atexit. Две другие функции завершаются немедленно и должны использоваться, лишь когда exec в порожденном процессе завершилась неудачей. Возвращение из main подобно вызову exit с данным возвращаемым значением. В C99 и C++ выпадение из main в конце функции дает тот же результат, что и 'exit(0)', но является плохой практикой.

• wait и waitpid являются функциями POSIX для получения статуса завершения порожденного процесса. Различные макросы позволяют определить, завершился ли порожденный процесс нормально, и в таком случае определить статус его завершения, или же порожденный процесс претерпел сигнал завершения, и в этом случае определить совершивший этот проступок сигнал. Со специальными опциями waitpid предоставляет также сведения о потомках, которые не завершились, но изменили состояние.

• Системы GNU/Linux и большинство Unix-систем поддерживают также функции BSD wait3 и wait4. GNU/Linux поддерживает также выходящий из употребления union wait. Функции BSD предоставляют struct rusage, давая доступ к сведениям об использовании времени процессора, что может быть удобным. Хотя если waitpid будет достаточной, то это наиболее переносимый способ выполнения.

• Группы процессов являются частью более крупного механизма управления заданиями, который включает сигналы, сеансы и манипулирование состоянием терминала, getpgrp возвращает ID группы процессов текущего процесса, a getpgid возвращает PGID определенного процесса. Сходным образом, setpgrp устанавливает PGID текущего процесса равным его PID, делая его лидером группы процессов; setpgid дает возможность родительскому процессу установить PGID порожденного, который еще не выполнил exec.

• Каналы и FIFO предоставляют односторонний коммуникационный канал между двумя процессами. Каналы должны быть установлены общим предком, тогда как FIFO могут использоваться любыми двумя процессами. Каналы создаются с помощью pipe, а файлы FIFO создаются с помощью mkfifo. Каналы и FIFO буферируют свои данные, останавливая производителя или потребителя, когда канал заполняется или пустеет.

• dup и dup2 создают копии дескрипторов открытых файлов. В сочетании с close они дают возможность поместить дескрипторы файлов на место стандартного ввода и вывода для каналов. Чтобы каналы работали правильно, все копии неиспользуемых концов каналов до исполнения программой назначения exec должны быть закрыты. Для создания нелинейных каналов может быть использован /dev/fd, что демонстрируется возможностью замещения процессов оболочками Bash и Korn.

• fcntl является функцией для выполнения различных работ. Она управляет атрибутами как самого дескриптора файла, так и лежащего в его основе файла. В данной главе мы видели, что fcntl используется для следующего:

 • Дублирования дескриптора файла, имитирования dup и почти имитирования dup2.

 • Получения и установки флага close-on-exec. Флаг close-on-exec является в настоящее время единственным атрибутом дескриптора файла, но он важен. Он не копируется в результате действия dup, но должен явным образом устанавливаться для дескрипторов файлов, которые не должны оставаться открытыми после выполнения exec. На практике, это должно быть сделано для большинства дескрипторов файла.

 • Получение и установка флагов, управляющих нижележащим файлом. Из них O_NONBLOCK является, пожалуй, наиболее полезным, по крайней мере, для FIFO и каналов. Это определенно самый сложный флаг.

Упражнения

1. Напишите программу, которая выводит как можно больше сведений о текущем процессе: PID, PPID, открытые файлы, текущий каталог, значение относительного приоритета и т.д. Как вы можете сказать, какие файлы открыты? Если несколько дескрипторов файлов ссылаются на один и тот же файл, укажите это. (Опять-таки, как вы можете это узнать?)

2. Как вы думаете, atexit хранит указатели на функции обратного вызова? Реализуйте atexit, держа в уме принцип GNU «никаких произвольных ограничений». Набросайте схему (псевдокод) для exit. Каких сведений (внутренностей библиотеки <stdio.h>) вам не хватает, чтобы написать exit?

3. Программа xargs предназначена для многократных запусков команды и аргументов, когда аргументов слишком много для непосредственного набора в командной строке. Программа работает, считывая строки из стандартного ввода, рассматривая каждую строку в качестве отдельного аргумента для указанной команды, и упаковывая аргументы до тех пор, пока они остаются в пределах максимально допустимого для системы. Например:

 $ grep ARG_MAX /usr/include/*.h /usr/include/*/*.h /* Командная строка */
 bash: /bin/grep: Argument list too long /* Сообщение оболочки об ошибке */
 $ find /usr/include -name '*.h' | xargs grep ARG_MAX /* find b xargs работают */
 /usr/include/sys/param.h:#define NCARGS ARG_MAX
 ...

Константа ARG_MAX в <limits.h> представляет сочетание общей памяти, используемой средой, и аргументов командной строки. Стандарт POSIX не говорит, включает ли это массивы указателей или просто сами строки.

Напишите простую версию xargs, которая работает указанным способом. Не забудьте об окружении при вычислении размера необходимого пространства. Убедитесь, что тщательно управляете памятью.

4. Компоновка значения status, заполняемого функциями wait и waitpid, стандартом POSIX не определяется. Хотя и историческое, это 16-разрядное значение, которое выглядит, как показано на рис. 9.8.

Рис. 9.8. Компоновка значения status функции wait