Linux编程期末复习【超实用】

迈不过友情╰ 2023-06-29 05:59 26阅读 0赞

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]若对你有帮助，记得点赞、关注我呦！

所用教材：徐钦桂、徐治根、黄培灿、谢伟鹏(编著) 出版社：清华大学出版社

实战和理论相结合的一本好书，但也很晦涩抽象。**下方有考试原题！**

常问：书中有些Linux-C程序实例的头文件（如wrapper.h）在编译时报“无法找到”？

解决方法：程序里用到哪些函数，就用【man命令+函数名】查包含此函数的头文件（来替换wrapper.h）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

### 一、简答及编程 ###

> **1.** 写出20条命令。 **P24**

su ls touch tar gcc mkdir rmdir chmod apt wc cd pwd cp kill mv grep cat more less find remove read ln rm

cd：切换目录

Is：列出目录下的文件

mv：移动/重命名文件/目录 rm：删除文件

mkdir：创建目录 rmdir：删除目录(但文件夹不为空时无法执行)

cat：显示文件的内容(Concatenate)

find：在指定目录下查找文件

pwd：以绝对路径的方式显示用户当前工作目录

rm -参数：删除N个文件/整个目录

touch：创建新的空文件

cp：复制文件/目录

vi：修改文件内容

echo：创建/覆盖文件

tar：文件打包/解压

scp：远程拷贝文件(Secure copy)

> **2.** 写出shell脚本的执行方法。 **P27**

![20200111013751904.png][]

> **3.** 说明linux程序的执行时间包括哪些部分。 **P110**

用户态：执行用户地址空间中的指令  
内核态：执行内核地址空间中的指令  
睡眠：执行其他进程的时间  
实用时间：用户态+内核态  
真实时间：用户态+内核态+睡眠  
在Linux系统中，进程以时间片的形式分享CPU；同时，当进程被调度进入运行状态时，进程的执行有两种运行模式，用户态和内核态。当进程执行的是用户地址空间中的代码时，我们称进程运行于用户态；当进程进入系统调用或陷入硬件中断时，则称进程处于内核态。因此，可以从不同的角度为进程计时。  
进程并非每时每刻都在运行，而是在用户态、内核态和休眠态之间切换。

> **4.** Shell脚本编程。

（1）写一个脚本计算整数1至1000的和

#!/bin/bash
    sum=0
    for i in `seq 1 1000`
    do
        sum=$[$i+$sum]
    done
    echo $sum

运行结果：

bash oneto1000add.sh 
    500500

（2）写一个脚本计算整数1至1000的乘积

测试了累乘到更大的数，溢出了最大值，结果显示为0。测试1到10的乘积，结果正确

#!/bin/bash
    var=1
    for i in {1..10}
    do
     var=$[$var*$i]
    done
    echo $var

运行结果：

bash oneto1000mi.sh 
    3628800

> **5.** Linux自带的库函数有哪些类型？**P68**

包括输入输出、数学运算、字符串处理、时间日期、环境控制、内存分配、多线程并发、数据结构算法在内的很多系统函数  
（1）数学函数(math.h, libm.so, libm.a)  
pow（x,y)、sqrt(x)、exp(x)、log(x)、log10(x)、ceil(x)、floor(x)、fabs(x),sin、cos、tan、ctan、cosh、tanh、cosh  
（2）环境控制函数  
getenv\\setenv\\unsetenv  
（3）字符串处理函数  
strcat,strcpy,strncpy,bcopy,memcpy,strcmp,strncmp,strcasecmp,strncasecmp,bzero,memset,index,strchr,rindex,strrchr,memchr,memrchr,strstr,strcasestr,strtok,strupr,atoi,strtol,strtod  
（4）时间函数  
time , asctime, ctime  
（5）数据结构算法函数  
二分搜索: bsearch；线性搜素: lfind,lsearch；快速排序: qsort；二叉树算法: tsearch,tfind,twalk,tdelete,tdestroy

> **6.** 列出linux操作系统中文件的类型。 **P13**

Linux系统在文件目录列表中用以下字符表示这些文件：  
\-、常规文件 d、目录文件 c、字符设备文件 b、块设备文件 p、管道文件 l、符号链接文件 s、套接字文件

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]文件或目录常用的9种属性

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]Linux文件类型和访问权限位的结构

> **7.** 写出linux系统向进程发送信号的几种机制。 **P188**

（1）用/bin/kill发送信号  
（2）从键盘发送信号  
（3）用kill和raise函数发送信号  
（4）用alarm函数发送信号

### 二、简述应用程序编程接口 ###

> **1.** 列出与文件I/O操作相关的应用编程接口。

①open

int fd = open(char* filename,int flags,mode_t mode);

②close

int close(int fd);

③lseek

off_set lseek(int fd,off_t offset,int whence);

④read

ssize_t read(int fd,void *buf,size_t n);

⑤write

ssize write(int fd,const void *buf,size_t n);

> **2.** 列出进程间通信的应用编程接口。

（1）管道

①mkfifo

mkfifo [OPTION]... NAME...

②pipe

int pipe(int pipefd[2]);

（2）消息队列

①msgget

int msgget(key_t key, int msgflg);

②msgsnd

int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg);

③msgrcv

ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long msgtyp, int msgflg);

④msgctl

int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

（3）共享内存

①shmget

int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

②shmat

void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

③shmdt

int shmdt(const void *shmaddr);

④shmctl

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

（4）信号量集  
①semget

int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

②semop

int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);

③semctl

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);

### 三、论述 ###

> **1.** 论述linux内核用哪三个相关的数据结构来表示打开的文件。 **P117**

文件描述符表（descriptor table）：每个进程都有一个独立的文件描述符表，数据类型定义是struct file \*fd\_arrary\[NR\_OPEN\_DEFAULT\]，是指向文件对象的指针数组。UNIX I/O用描述符表项的索引号作为open系统调用函数的返回值，称为文件描述符（descriptor）。其后的文件操作都是用文件描述符来定位文件对象，进而定位v-node对象来获取文件属性。  
文件表（file table）：Linux将打开文件信息存储在文件对象（file object）中，又称file结构，主要成员包括打开方式（f\_mode）、读写指针（f\_pos）、引用计数（f\_count）三个字段，其中引用计数记录指向结构体的指针数。对一个文件执行一次打开操作，就会创建一个文件对象，系统的所有文件对象组成一个文件表。  
 V 节点表（v-node table）：每个打开文件(或设备)都有一个 v 节点(v-node)结构。v 节点包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针。v 节点还包含了从磁盘读取的 i 节点(i-node)的信息，i 节点信息包含了文件的所有者、文件长度、文件所在的设备、指向文件的实际数据块在磁盘上的所在位置的指针等。

> **2.** 论述在linux多线程程序中有哪些变量类型、被映射到哪段地址空间、有几个运行实例。 **P218~223**

全局变量：  
是定义在函数之外的变量，只有一个实例，映射到进程虚拟存储器（进程地址空间）的可读写数据区域(data段、bss段)。任何线程可以引用，最典型的共享变量，示例：sharing.c中的ptr。  
本地自动变量：  
定义在函数内部但没有static属性的变量，函数被某个线程调用时，该函数所有本地实例变量在该线程堆栈中有一个运行实例，若多个线程执行同一个函数（或例程），该例程中的变量就拥有多个运行实例。示例：  
sharing.c中main函数的本地变量tid，在主线程中有一个运行实例tid.m；  
函数thread中有本地变量myid，因函数被两个对等线程p0、p1调用，有两个变量实例myid.p0, myid.p1。  
本地静态变量：  
定义在函数内部并有static属性的变量。即使函数被多个线程调用，也仅有一个运行实例，位于进程虚拟存储器（进程地址空间）的可读写区域(data段、bss段)。示例：函数thread内部的cnt。

### 四、画图描述及分析 ###

> **1.** 画图说明linux进程虚拟地址空间结构。 **P222**

进程用户地址空间：所有线程共享进程的用户地址空间（或称虚拟地址空间），它是由进程可访问所有存储位置构成，包括：

文本段（text段，程序代码和只读数据）  
数据段（data和bss段，全局变量）  
存储堆（动态申请存储器）  
堆栈（局部变量）  
共享库代码和数据（不同进程的用户地址空间可以重叠或重合）

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> **2.** 画出linux进程、linux内核与系统调用间关系图。**P204**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

> **3.** 画图说明当一个新的程序开始时用户栈的典型组织结构。 **P179**

main的函数原型：int main(int argc,int \*argv\[\],char \*envp\[\])  
首先是main的栈帧，它是mian函数调用的局部变量。  
接下来是命令行参数格式argc、命令行参数列表指针argv和环境变量参数列表指针envp。  
再接下来就是命令行参数列表argv\[\]和环境变量列表envp\[\]。  
最后，栈底是命令行参数串和环境变量串。  
\*全局变量environ指向这些指针中的第一个envp\[0\]  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

### 五、分析进程家族关系 ###

> **1.** 说明使用fork系统调用创建进程的过程 **P163~166**

父进程执行fork系统调用后，子进程就诞生了，新创建的子进程几乎但不完全与父进程相同：程序代码与父进程相同，变量值从父进程复制而来，接下来也从fork函数调用返回，再往下执行；不同的是，fork系统调用的返回值不同，程序代码可根据返回值判断父进程还是子进程，并据此执行不同的处理工作。Linux系统规定，父进程fork系统调用的返回值为子进程的PID，子进程的fork返回值为0，并由系统填入父子进程的数据集中。此后，子进程作为一个独立的进程开启了自己的生命周期，往下执行。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

> **2.** 假设下面程序运行时子进程的pid是3000，父进程的pid是2999.请写程序运行结果，并画图说明父子进程运行时用户地址空间变化情况。**P163**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<sys/types.h>
    #include<stdlib.h>
    int glob=10;
    int main(void){ 
     int local;
     pid_t pid;
     local=8;
     if((pid=fork())==0){ 
      sleep(4);
     }
     else{ 
      glob++;
      local--;
      sleep(10);
     }
     printf("pid=%d,glob=%d,local=%d\n",getpid(),glob,local);
     exit(0);
    }

运行结果：

pid=3000,glob=10,local=8 //子进程
    pid=2999,glob=11,local=7 //父进程

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTg3NjEy_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

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