IO进程思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

文件IO

函数

open、close

int open(const char *pathname, int flags); 功能：打开文件 参数：pathname：文件路径名 flags：打开文件的方式 O_RDONLY：只读    O_WRONLY:只写    O_RDWR：可读可写    O_CREAT:创建    O_TRUNC：清空 O_APPEND：追加 返回值：成功：文件描述符 失败：-1 当第二个参数中有O_CREAT选项时，需要给open函数传递第三个参数，指定创建文件的权限 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode); 创建出来的文件权限为指定权限值&(~umask) //umask为文件权限掩码 int close(int fd); 功能：关闭文件 参数：fd：文件描述符

read、write

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); 功能：从一个已打开的可读文件中读取数据 参数：fd 文件描述符 buf 存放位置 count 期望的个数 返回值：成功：实际读到的个数 返回-1：表示出错,并设置errno号 返回0：表示读到文件结尾 ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 功能：向指定文件描述符中，写入 count个字节的数据。 参数：fd 文件描述符 buf 要写的内容 count 期望值 返回值：成功：实际写入数据的个数 失败 ： -1

lseek

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence); 功能：设定文件的偏移位置 参数：fd：文件描述符 offset偏移量 正数：向文件结尾位置移动 负数：向文件开始位置 whence 相对位置 SEEK_SET 开始位置 SEEK_CUR 当前位置 SEEK_END 结尾位置 返回值：成功：文件的当前位置 失败：-1

练习：2.实现“head -n 文件名”命令的功能：显示文件前n行 例：head -3 test.c -> ./a.out -3 test.c atoi :将字符串转化成整型数 "1234" -- 1234  "-3"-- -3 3.用文件IO实现cp功能   ./a.out src dest //读多少，写多少

练习：3.用文件IO实现cp功能   ./a.out src dest //读多少，写多少

库

静态库

1.将源文件编译生成目标文件  gcc -c xxx.c -o xxx.o 2.创建静态库用ar命令 ar crs libxxx.a xxx.o 静态库命名规则：lib为库的前缀，xxx为库名，.a 为静态库的后缀(扩展名) 3.测试静态库的使用 gcc xxx.c -L指定库的路径 -l指定库名 执行./a.out

动态库

1.用gcc创建动态库 gcc -fPIC -c xxx.c -o xxx.o -fPIC 创建与地址无关的编译程序  gcc -shared -o libxxx.so xxx.o 动态库命名规则：lib为前缀，xxx为动态库名，.so为动态库的后缀（扩展名） 2.测动态库的使用 gcc xxx.c -L指定库的路径 -l指定库名 执行./a.out

三种方法解决动态库运行报错

(1)把库拷贝到/usr/lib和/lib目录下。

(2)在LD_LIBRARY_PATH环境变量中加上库所在路径。

(3) 添加/etc/ld.so.conf.d/*.conf文件。把库所在的路径加到文件末尾，并执行ldconfig刷新

进程

函数

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

exit _exit

void exit(int status); 功能：结束进程，刷新缓存 参数：退出的状态 不返回。 void _exit(int status); 功能：结束进程，不刷新缓存 参数：status是一个整型的参数，可以利用这个参数传递进程结束时的状态。 通常0表示正常结束； 其他的数值表示出现了错误，进程非正常结束

wait waitpid

pid_t wait(int *status); 功能：回收子进程资源(阻塞) 参数：status：子进程退出状态，不接受子进程状态设为NULL 返回值：成功：回收的子进程的进程号 失败：-1 pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); 功能：回收子进程资源 参数： pid：>0 指定子进程进程号 =-1 任意子进程 =0 等待其组ID等于调用进程的组ID的任一子进程 <-1 等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程 status：子进程退出状态 options：0：阻塞 WNOHANG：非阻塞 返回值：正常：结束的子进程的进程号 当使用选项WNOHANG且没有子进程结束时：0 出错：-1

getpid getppid

pid_t getpid(void); 功能：获取当前进程的进程号 pid_t getppid(void); 功能：获取当前进程的父进程号

1.exec函数族

2.守护进程

练习：创建一个守护进程，循环间隔1s向文件中写入一串字符“hello”

进程间通信方式

1.早期的进程间通信：

无名管道（pipe））

pipe

int pipe(int fd[2]) 功能：创建无名管道 参数：文件描述符 fd[0]：读端 fd[1]:写端 返回值：成功 0 失败 -1

练习：父子进程实现通信，父进程循环从终端输入数据，子进程循环打印数据，当输入quit结束。 提示:管道自带同步机制。

、有名管道（fifo

mkfifo

int mkfifo(const char *filename,mode_t mode); 功能：创健有名管道 参数：filename：有名管道文件名 mode：权限 返回值：成功：0 失败：-1，并设置errno号 注意对错误的处理方式： 如果错误是file exist时，注意加判断，如：if(errno == EEXIST)

练习：两个不相干进程，用有名管道实现cp (17分钟) ./input src ./output dest

信号（sem）

kill 、raise、pause

int kill(pid_t pid, int sig); 功能：信号发送 参数：pid：指定进程 sig：要发送的信号 返回值：成功 0 失败 -1 int raise(int sig); 功能：进程向自己发送信号 参数：sig：信号 返回值：成功 0 失败 -1 int pause(void); 功能：用于将调用进程挂起，直到捕捉到信号为止（返回）。

alarm

unsigned int alarm(unsigned int seconds) 功能：在进程中设置一个定时器 参数：seconds：定时时间，单位为秒 返回值：如果调用此alarm()前，进程中已经设置了闹钟时间，则 返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。 注意：一个进程只能有一个闹钟时间。如果在调用alarm时 已设置过闹钟时间，则之前的闹钟时间被新值所代替

signal

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

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。

2.systerm V IPC(Inter-Process Communication")对象：

共享内存（share memory）

ftok   

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id); 功能：产生一个独一无二的key值 参数： Pathname：已经存在的可访问文件的名字 Proj_id：一个字符（因为只用低8位） 返回值：成功：key值 失败：-1

shmget

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 shmflg IPC_CREAT|IPC_EXCL（判错）|0666 返回值：成功 shmid 出错 -1(已编辑)

shmat

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，那么由用户指定 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， 失败：-1的地址

shmdt()

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         失败的-1

shmctl()

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 返回：成功0       失败-1 用法： shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL);

2.练习 两个进程实现通信，一个进程循环从终端输入，另一个进程循环打印，当输入quit时结束（19分钟） 共享内存 输入一次，打印一次。标志位 int  char、 struct  shm { int flag char buf } struct shm * p  = shmat（）；

消息队列（message queue）

msgget()

int msgget(key_t key, int flag); 功能：创建或打开一个消息队列 参数： key值 flag：创建消息队列的权限IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666 返回值：成功：msgid 失败：-1

msgsnd()

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t size, int flag); 功能：添加消息 参数：msqid：消息队列的ID msgp：指向消息的指针。常用消息结构msgbuf如下： struct msgbuf{ long mtype; //消息类型 char mtext[N]}； //消息正文 size：发送的消息正文的字节数 flag：IPC_NOWAIT消息没有发送完成函数也会立即返回 0：直到发送完成函数才返回 返回值：成功：0 失败：-1

msgrcv()

int msgrcv(int msgid, void* msgp, size_t size, long msgtype, int flag); 功能：读取消息 参数：msgid：消息队列的ID msgp：存放读取消息的空间 size：接受的消息正文的字节数 msgtype：0：接收消息队列中第一个消息。 大于0：接收消息队列中第一个类型为msgtyp的消息. 小于0：接收消息队列中类型值不小于msgtyp的绝对值且类型值又最小的消息。 flag：0：若无消息函数会一直阻塞 IPC_NOWAIT：若没有消息，进程会立即返回ENOMSG 返回值：成功：接收到的消息的长度 失败：-1

msgctl()

int msgctl ( int msgqid, int cmd, struct msqid_ds *buf ); 功能：对消息队列的操作，删除消息队列 参数：msqid：消息队列的队列ID cmd： IPC_STAT：读取消息队列的属性，并将其保存在buf指向的缓冲区中。 IPC_SET：设置消息队列的属性。这个值取自buf参数。 IPC_RMID：从系统中删除消息队列。 buf：消息队列缓冲区 返回值：成功：0 失败：-1

信号灯集（semaphore）

semget()

int semget(key_t key, int nsems, int semflg); 功能：创建/打开信号灯 参数：key：ftok产生的key值 nsems：信号灯集中包含的信号灯数目 semflg：信号灯集的访问权限，通常为IPC_CREAT |IPC_EXCL |0666 返回值：成功：信号灯集ID 失败：-1

semctl()

int semctl ( int semid, int semnum, int cmd…/*union semun arg*/); 功能：信号灯集合的控制（初始化/删除） 参数：semid：信号灯集ID semnum: 要操作的集合中的信号灯编号 cmd： GETVAL：获取信号灯的值，返回值是获得值 SETVAL：设置信号灯的值，需要用到第四个参数：共用体 IPC_RMID：从系统中删除信号灯集合 返回值：成功 0 失败 -1 用法：初始化： union semun{ int val; }mysemun; mysemun.val = 10; semctl(semid, 0, SETVAL, mysemun); 获取信号灯值：函数semctl(semid, 0, GETVAL)的返回值 删除信号灯集：semctl(semid, 0, IPC_RMID);

semop

int semop ( int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops); 功能：对信号灯集合中的信号量进行PV操作 参数：semid：信号灯集ID opsptr:操作方式 nops: 要操作的信号灯的个数 1个 返回值：成功 ：0 失败：-1 struct sembuf { short sem_num; // 要操作的信号灯的编号 short sem_op; // 0 : 等待，直到信号灯的值变成0 // 1 : 释放资源，V操作 // -1 : 申请资源，P操作 short sem_flg; // 0（阻塞）,IPC_NOWAIT, SEM_UNDO }; 用法： 申请资源 P操作： mysembuf.sem_num = 0; mysembuf.sem_op = -1; mysembuf.sem_flg = 0; semop(semid, &mysembuf, 1); 释放资源 V操作： mysembuf.sem_num = 0; mysembuf.sem_op = 1; mysembuf.sem_flg = 0; semop(semid, &mysembuf, 1);

5.练习 共享内存+信号灯集实现，两个进程实现通信，一个进程循环从终端输入，另一个进程循环打印，当输入quit时结束（20分钟）

3.BSD：

套接字（socket）

2.练习： 通过父子进程完成对文件的拷贝(cp)，父进程从文件开始到文件的一半开始拷贝，子进程从文件的一半到文件末尾。要求：文件IO cp src dest 提示：1）文件一半lseek 2）最后一次读剩下的1000-32-32 18 3）fork之前打开文件？还是之后？

练习：题目要求：编程读写一个文件test.txt，每隔1秒向文件中写入一行数据，类似这样：  1,  2007-7-30 15:16:42   2,  2007-7-30 15:16:43 该程序应该无限循环，直到按Ctrl+C中断程序。 再次启动程序写文件时可以追加到原文件之后，并且序号能够接续上次的序号，比如：  1,  2007-7-30 15:16:42 2,  2007-7-30 15:16:43 3,  2007-7-30 15:19:02 4,  2007-7-30 15:19:03 5,  2007-7-30 15:19:04 提示：1.sleep(1) 2.fopen a+ 3.计算行号 4.时间： //time:获取从1970年1月1日0时0分0秒到现在的秒数 //localtime：将时间秒数转化成结构体 //sprintf  ->sprintf(buf,"%d-%d",year,month); //fprintf  ->fprintf(fp,"%d-%d",year,month）；//缓冲区？

标准IO

BCD-LSP

函数

fopen 、fclose

fgetc、fputc

fgets、fputs

char * fgets(char *s, int size, FILE * stream); 功能：从文件中每次读取一行字符串 参数：s：存放字符串的地址 size：一次读取的字符个数 stream：文件流 返回值：成功：s的地址 失败或读到文件末尾：NULL 特性：每次实际读取的字符个数为size-1个，会在末尾自动添加\0 每次读一行，遇到\n后不再继续，读下一行 int fputs(const char *s, FILE * stream); 功能：向文件中写字符串 参数：s：要写的内容 stream：文件流 返回值：成功：非负整数 失败：EOF

freopen fseek ftell rewind

FILE * freopen(const char *pathname, const char *mode, FILE* fp) 功能：将指定的文件流重定向到打开的文件中 参数：path：文件路径 mode：打开文件的方式（同fopen） fp：文件流指针 返回值：成功：返回文件流指针 失败：NULL

feof、ferror

fread、fwrite

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); 功能：从文件流读取多个元素 参数： ptr ：用来存放读取元素 size ：元素大小 sizeof(数据类型) nmemb ：读取元素的个数 stream ：要读取的文件 返回值：成功：读取的元素的个数； 读到文件尾： 0 失败： -1 size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); 功能：按对象写 参数：同上 返回值：成功：写的元素个数 失败 ：-1

练习： 用fgetc fputc实现cat 文件名功能。--》./a.out 文件名（ 17分钟）

2.练习：通过fgets实现"wc -l 文件名"命令功能（计算文件行数） char buf[32] //每一行一定小于32？

练习 ：用标准IO实现（cp 源文件 目标文件）功能

练习：2.实现“head -n 文件名”命令的功能：显示文件前n行 例：head -3 test.c -> ./a.out -3 test.c atoi :将字符串转化成整型数 "1234" -- 1234  "-3"-- -3

目录操作

opendir closedir

DIR *opendir(const char *name); 功能：获得目录流 参数：要打开的目录 返回值：成功：目录流 失败：NULL int closedir(DIR *dirp); 功能：关闭目录 参数：dirp：目录流

readdir

directory entry struct dirent *readdir(DIR *dirp); 功能：读目录 参数：要读的目录流 返回值：成功：读到的信息 失败：NULL，设置errno号 返回值为结构体，该结构体成员为描述该目录下的文件信息 struct dirent { ino_t d_ino; /* 索引节点号*/ off_t d_off; /*在目录文件中的偏移*/ unsigned short d_reclen; /* 文件名长度*/ unsigned char d_type; /* 文件类型 */ char d_name[256]; /* 文件名 */ };

练习：实现ls

获取文件属性

state

int stat(const char *path, struct stat *buf); 功能：获取文件属性 参数：path：文件路径名 buf：保存文件属性信息的结构体 返回值：成功：0 失败：-1 struct stat { dev_t st_dev; /* 设备包含文件ID */ ino_t st_ino; /* inode号 */ mode_t st_mode; /* 文件类型和权限 */ nlink_t st_nlink; /* 硬链接数 */ uid_t st_uid; /* 用户ID */ gid_t st_gid; /* 组ID */ off_t st_size; /* 大小 */ dev_t st_rdev; /* 设备ID */ time_t st_atime; /* 最后访问时间 */ time_t st_mtime; /* 最后修改时间 */ time_t st_ctime; /* 最后状态改变时间 */ };

getgrgid 

struct group *getgrgid(gid_t gid); 功能：通过组 id 获取组属性 参数：gid：组 id 返回值：返回保存组相关属性结构体的地址 err：NULL   struct group {                char   *gr_name;        /* 组名 */                char   *gr_passwd;      /* 组密码 */                gid_t   gr_gid;         /* 组ID */                char  **gr_mem;         /*组成员账号 */            };

getpwuid()

struct passwd *getpwuid(uid_t uid); 功能：通过用户 id 获取用户属性 参数：uid：用户 id 返回值：返回保存用户相关属性结构体的地址 失败：NULL struct passwd { char *pw_name; /* 用户名 */ char *pw_passwd; /* 密码 */ uid_t pw_uid; /* user ID */ gid_t pw_gid; /* group ID */ char *pw_gecos; /* 真实名 */ char *pw_dir; /* 主目录 */ char *pw_shell; /* 使用的shell */ };

ctime

char *ctime(const time_t *timep);  功能：将时间秒数转化为字符串表示  参数：timep ：时间  返回值：成功返回字符串首地址  失败：NULL

线程

函数

pthread_create pthread_exit

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg); 功能：创建线程 参数：thread：线程标识 attr：线程属性， NULL：代表设置默认属性 start_routine：函数名：代表线程函数 arg：用来给前面函数传参 返回值：成功：0 失败：错误码 int pthread_exit(void *value_ptr) 功能：用于退出线程的执行 参数：value_ptr：线程退出时返回的值（任意类型） 返回值：成功 ： 0 失败：errno

pthread_join pthread_detach

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr) 功能：用于等待一个指定的线程结束，阻塞函数 参数：thread：创建的线程对象 value_ptr：指针*value_ptr指向线程返回的参数 返回值：成功 ： 0 失败：errno int pthread_detach(pthread_t thread); 功能：让线程结束时自动回收线程资源,让线程和主线程分离 参数：thread：线程ID

练习： 通过线程实现数据的交互，主线程循环从终端输入，线程函数将数据循环输出，当输入quit结束程序。（13分钟） 提示：1）全局变量   2）输入一次，打印一次--》同步--》标志位    标志位：int flag可输出（输入完成）/不可输出状态（打印完成）

同步，信号量实现

sem_init() 

int  sem_init(sem_t *sem,  int pshared,  unsigned int value)   功能：初始化信号量    参数：sem：初始化的信号量对象     pshared：信号量共享的范围(0: 线程间使用   非0:1进程间使用)     value：信号量初值 返回值：成功 0       失败 -1

sem_wait() 

int  sem_wait(sem_t *sem)   功能：申请资源  P操作  参数：sem：信号量对象 返回值：成功 0       失败 -1

sem_post()

int  sem_post(sem_t *sem)    功能：释放资源  V操作       参数：sem：信号量对象 返回值：成功 0       失败 -1 注：释放一次信号量的值加1，函数不阻塞

练习：通过线程实现数据的交互，主线程循环从终端输入，线程函数将数据循环输出，当输入quit结束程序。输入一次，打印一次

互斥和条件变量

互斥的函数

pthread_mutex_init()  pthread_mutex_destroy()

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr) 功能：初始化互斥锁 参数：mutex：互斥锁 attr: 互斥锁属性 // NULL表示缺省属性 返回值：成功 0 失败 -1 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) 功能：销毁互斥锁 参数：mutex：互斥锁

pthread_mutex_lock()    pthread_mutex_unlock()

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex) 功能：申请互斥锁 参数：mutex：互斥锁 返回值：成功 0 失败 -1 注：和pthread_mutex_trylock区别：pthread_mutex_lock是阻塞的；pthread_mutex_trylock不阻塞，如果申请不到锁会立刻返回 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) 功能：释放互斥锁 参数：mutex：互斥锁 返回值：成功 0 失败 -1

条件变量的函数

pthread_cond_init()  pthread_cond_destroy()

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr); 功能：初始化条件变量 参数：cond：是一个指向结构pthread_cond_t的指针 restrict attr：是一个指向结构pthread_condattr_t的指针，一般设为NULL 返回值：成功：0 失败：非0 注：必须等待pthread_cond_wait函数先执行，再产生条件才可以 int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); 功能：将条件变量销毁 参数：cond：条件变量值 返回值：成功：0， 失败：非0

pthread_cond_wait()   pthread_cond_signal()

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex); 功能：等待信号的产生 参数：restrict cond：要等待的条件 restrict mutex：对应的锁 返回值：成功：0，失败：不为0 注：当没有条件产生时函数会阻塞，同时会将锁解开；如果等待到条件产生，函数会结束阻塞同时进行上锁。 int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); 功能：给条件变量发送信号 参数：cond：条件变量值 返回值：成功：0，失败：非0

3.练习： 两个线程：一个线程循环倒置，一个线程循环打印 int a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} 锁谁-》临界区 上锁（申请）--》倒置--》解锁（释放） 上锁（申请）--》打印--》解锁（释放）