IO进程（学习）2024.8.22

news2025/1/10 20:25:46

信号

信号函数

信号处理函数

#include <signal.h>
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
功能：信号处理函数
参数：signum：要处理的信号
           handler：信号处理方式
                        SIG_IGN：忽略信号
                        SIG_DFL：执行默认操作
                        handler：捕捉信号  
                         void handler(int sig){} //函数名可以自定义
返回值：成功：设置之前的信号处理方式
               失败：-1

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig)
{
    if (sig == SIGQUIT)
    {
        printf("是SIGQUIT信号\n");
    }
    else
    {
        printf("是其他信号\n");
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // signal(SIGINT, SIG_DFL); // 执行默认操作

    // signal(SIGINT, SIG_IGN); // 忽略信号

    signal(SIGINT, handler); // 捕捉信号

    pause();
    return 0;
}

信号的处理过程

程序运行在用户空间时->进程由于系统调用或中断进入内核->转向用户空间执行信号处理函数->信号处理函数完毕后进入内核->返回用户空间继续执行程序

练习：用信号的知识实现司机和售票员问题。
1.售票员捕捉SIGINT(代表开车)信号，向司机发送SIGUSR1信号，司机打印（let's gogogo）
2.售票员捕捉SIGQUIT(代表停车)信号，向司机发送SIGUSR2信号，司机打印（stop the bus）
3.司机捕捉SIGTSTP(代表到达终点站)信号，向售票员发送SIGUSR1信号，售票员打印（please get off the bus）
4.司机等待售票员下车，之后司机再下车。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t pid;  // 售票员的进程ID
pid_t ppid; // 司机的进程ID

// 售票员的信号处理函数
void shoupiaoyuan(int sig)
{
    if (sig == SIGINT)
    {
        kill(ppid, SIGUSR1); // 向司机发送SIGUSR1信号
    }
    if (sig == SIGQUIT)
    {
        kill(ppid, SIGUSR2); // 向司机发送SIGUSR2信号
    }
    if (sig == SIGUSR1)
    {
        printf("Please get off the bus!\n");
        exit(0);
    }
}

// 司机的信号处理函数
void siji(int sig)
{
    if (sig == SIGUSR1)
    {
        printf("Let's gogogo!\n");
    }
    if (sig == SIGUSR2)
    {
        printf("Stop the bus!\n");
    }
    if (sig == SIGTSTP)
    {
        kill(pid, SIGUSR1); // 向售票员发送SIGUSR1信号
        wait(NULL);
        exit(0);
    }
}

int main()
{
    ppid = getpid();
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("forka创建失败");
        return -1;
    }

    if (pid == 0) // 子进程：售票员
    {
        // 等待信号
        while (1)
        {
            signal(SIGTSTP, SIG_IGN);      // 忽略SIGTSTP信号
            signal(SIGINT, shoupiaoyuan);  // 捕捉信号SIGINT
            signal(SIGQUIT, shoupiaoyuan); // 捕捉信号SIGQUIT
            signal(SIGUSR1, shoupiaoyuan); // 捕捉信号SIGUSR1
            pause();
        }
    }
    else // 父进程：司机
    {
        // 等待信号
        while (1)
        {
            signal(SIGINT, SIG_IGN);  // 忽略SIGINT
            signal(SIGQUIT, SIG_IGN); // 忽略SIGQUIT
            signal(SIGUSR1, siji);    // 捕捉信号SIGUSR1
            signal(SIGUSR2, siji);    // 捕捉信号SIGUSR2
            signal(SIGTSTP, siji);    // 捕捉信号SIGTSTP
            pause();
        }
    }
    return 0;
}

共享内存

概念

共享内存指的是操作系统在物理内存中申请一块空间，应用程序可以映射到这块空间，进行直接读写操作

特点

1.共享内存是一种最为高效的进程间通信方式，进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝
2.为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间
3.进程就可以直接读写这一内存区而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高的效率
4.由于多个进程共享一段内存，因此也需要依靠某种同步机制，如互斥锁和信号量等

步骤

1.创建唯一key值        ftok
2.创建或打开共享内存        shmget
3.映射共享内存        shmat
4.取消映射        shmdt
5.删除共享内存        shmctl

函数接口

创建key值

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);
功能：创建key值
参数：pathname：文件名
           proj_id：取整型数的低8位数值（一般是写一个字符 'a'）
返回值：成功：key值
              失败：-1
key值是根据pathname的inode号和proj_id的低8位组合而成的。

 

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);
    return 0;
}

创建或打开共享内存

#include <sys/shm.h>

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);
功能：创建或打开共享内存
参数：
        key  键值
        size   共享内存的大小
                             创建         检测错误
        shmflg   IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666  创建共享内存的时候的权限
返回值：成功   shmid  共享内存的id
              出错    -1

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    shmid = shmget(key, 64, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
        {
            shmid = shmget(key, 64, 0666);
        }
        else
        {
            perror("创建共享内存失败");
            return -1;
        }
    }
    printf("%d\n", shmid);

    return 0;
}

映射共享内存

void  *shmat(int  shmid,const  void  *shmaddr,int  shmflg);
功能：映射共享内存，即把指定的共享内存映射到进程的地址空间用于访问
参数：
        shmid   共享内存的id号
        shmaddr   一般为NULL，表示由系统自动完成映射
                         如果不为NULL，那么有用户指定
        shmflg：SHM_RDONLY就是对该共享内存只进行读操作
                                0        可读可写
返回值：成功：完成映射后的地址，
               出错：(void *)-1的地址

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p;

    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);

    shmid = shmget(key, 64, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
        {
            shmid = shmget(key, 64, 0666);
        }
        else
        {
            perror("创建共享内存失败");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid号为：%d\n", shmid);

    p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("映射共享内存失败");
        return -1;
    }

    strcpy(p, "hello");
    printf("%s\n", p);

    return 0;
}

取消映射

int shmdt(const void *shmaddr);
功能：取消映射
参数：要取消的地址
返回值：成功:0  
               失败:-1

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p;

    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);

    shmid = shmget(key, 64, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
        {
            shmid = shmget(key, 64, 0666);
        }
        else
        {
            perror("创建共享内存失败");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid号为：%d\n", shmid);

    p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("映射共享内存失败");
        return -1;
    }

    strcpy(p, "hello");
    printf("%s\n", p);
    
    // 阻塞观察内存状态
    // getchar();

    // 取消映射
    shmdt(p);

    return 0;
}

删除共享内存

int  shmctl(int  shmid,int  cmd,struct  shmid_ds   *buf);
功能：(删除共享内存)，对共享内存进行各种操作
参数：
        shmid   共享内存的id号
        cmd     IPC_STAT 获得shmid属性信息，存放在第三参数
                    IPC_SET 设置shmid属性信息，要设置的属性放在第三参数
                    IPC_RMID:删除共享内存，此时第三个参数为NULL即可
        struct  shmid_ds   *buf：是一个结构体指针，但我们是删除共享内存，所以并没有意义，我们直接设置为NULL就可以了
返回：成功0 
           失败-1

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    key_t key;
    int shmid;
    char *p;

    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);

    shmid = shmget(key, 64, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);
    if (shmid <= 0)
    {
        if (errno == EEXIST)
        {
            shmid = shmget(key, 64, 0666);
        }
        else
        {
            perror("创建共享内存失败");
            return -1;
        }
    }
    printf("shmid号为：%d\n", shmid);

    p = shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (char *)-1)
    {
        perror("映射共享内存失败");
        return -1;
    }

    strcpy(p, "hello");
    printf("%s\n", p);

    // 阻塞观察内存状态
    // getchar();

    // 取消映射
    shmdt(p);

    // 删除共享内存
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

操作命令

ipcs -m：查看系统中创建的共享内存
ipcrm -m shmid：删除创建的共享内存

练习：通过共享内存实现进程间通信，一个进程从终端输入数据(input.c)，另一个进程打印数据(output.c)，循环执行，当输入quit时循环结束

input.c：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

struct data
{
    int flag;
    char buf[32];
};

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    struct data *p = NULL;

    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);

    shmid = shmget(key, 64, IPC_CREAT | 0666);
    if (shmid < 0)
    {
        perror("创建共享内存失败");
        return -1;
    }
    printf("shmid号为：%d\n", shmid);

    p = (struct data *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (struct data *)-1)
    {
        perror("映射共享内存失败");
        return -1;
    }
    p->flag = 0;
    while (1)
    {
        scanf("%s", p->buf);
        p->flag = 1;
        if (strcmp(p->buf, "quit") == 0)
        {
            break;
        }
    }
    shmdt(p);
    return 0;
}

output.c:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
struct data
{
    int flag;
    char buf[32];
};

int main()
{
    key_t key;
    int shmid;
    struct data *p = NULL;

    key = ftok("./test", 'a');
    if (key < 0)
    {
        perror("创建key值失败");
        return -1;
    }
    printf("key值为：%#x\n", key);

    shmid = shmget(key, 64, 0666);
    if (shmid < 0)
    {
        perror("获取共享内存失败");
        return -1;
    }
    printf("shmid号为：%d\n", shmid);

    p = (struct data *)shmat(shmid, NULL, 0);
    if (p == (struct data *)-1)
    {
        perror("映射共享内存失败");
        return -1;
    }
    p->flag = 0;
    while (1)
    {
        if (p->flag == 1)
        {
            if (strcmp(p->buf, "quit") == 0)
            {
                break;
            }
            printf("读取到的数据: %s\n", p->buf);
            p->flag = 0;
        }
    }
    shmdt(p);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

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在AES加密中，设主密钥为“2B 7E 15 16 28 AE D2 A6 AB F7 15 88 09 CF 4F 3C”，试计算迭代第1轮使用的轮密钥。

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题解： 1.分析： 第一轮使用的轮密钥是W[4]、W[5]、W[6]、W[7] w[i]（4≤i≤43）求法： （1）i不为4的倍数 w[i] = w[i-1] ⊕w[i-4] （2）为4的倍数 w[i]=SubWord(RotWord(w[i-1]))⊕w[i-4]⊕Rcon[i/4] 解释： ①RotWord：将w[i-1]的4个字节循环上移一个字节 ②SubWo…
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JVM的类是如何运行的

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本文就是讲解 如何将.class文件转换为机器码
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U盘中毒文件被隐藏怎么恢复文件？

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很多用户都曾经遇到过U盘文件被病毒隐藏的问题&#xff0c;U盘作为拷贝、存储文件最主要的移动存储设备&#xff0c;里面经常存储了重要的文件&#xff0c;如果文件被隐藏了会给用户带来很多麻烦。那么U盘文件被病毒隐藏&#xff0c;应该怎么解决呢&#xff1f;本文列举了有效的…
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QT中使用QAxObject类读取xlsx文件内容并显示在ui界面

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一、源码 #ifndef MAINWINDOW_H #define MAINWINDOW_H#include <QMainWindow>QT_BEGIN_NAMESPACE namespace Ui { class MainWindow; } QT_END_NAMESPACEclass MainWindow : public QMainWindow {Q_OBJECTpublic:MainWindow(QWidget *parent nullptr);~MainWindow();pr…
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