学习系统调用1
- tcsetattr/tcgetattr
- fcntl
- signal
如何编写终端驱动？
应用场景
我们有时需要改变自己与终端的交互模式。比如输入密码的时候关闭屏幕的回显，以保证机密性。
终端驱动程序简介
驱动程序决定了用户和终端的交互模式。
我们可以选择与终端的交互模式：比如关闭回显，关闭缓冲。
如何实现编写？
思路：
- 从驱动程序获得属性(通过系统调用 tcgetattr)，属性存放在 termios 结构体中
- 修改所要修改的属性
- 将修改的属性送回驱动程序(通过系统调用 tcsetattr)
举例，以下代码为一个连接开启字符回显：
编写驱动：关于位
termios 结构体存储了决定用户与终端交互状态的位：
改变位的状态即改变交互状态（比如是否开启回显，是否开启缓存）
每个属性在标志集中都占有一位。对属性的操作如下：
实例，改变回显
此例将键盘回显开或管。如果输入'y'，则终端的回显位被开启，否则被关闭。
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
# include<stdio.h>
#include <sys/stat.h>
/*
如果命令行以'y'开始，终端的回显将会开启
否则回显会被关闭
*/
#define oops(s,x) {perror(s); exit(x);}
int main(int argc,char* argv[])
{
//指向终端的结构体
struct termios info;
if(argc == 1)
exit(0);
int rv;
rv = tcgetattr(0,&info);
if(rv == -1){
perror("tcgetattr");
exit(1);
}
if(argv[1][0] == 'y')
info.c_lflag |= ECHO; //打开回显标志位
else
info.c_lflag &= ~ECHO; //关闭回显标志位
//设置终端属性
if( tcsetattr(0,TCSANOW, &info) == -1)
oops("tcsetattr",2);
if(info.c_lflag & ECHO)
printf("echo is on,since its bit is 1\n");
else
printf("echo is OFF,since its bit is 0\n");
}
如何编写一个用户程序？
应用场景
很多用户应用程序，例如，自动取款机和计算机游戏，都会向用户提出yes/no的问题。
简易版本
思路：
- 对用户显示提示问题
- 接受输入
- 如果是'y'，返回 0
- 如果是'n'，返回 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#define QUESTION "Do you want another transaction?"
int get_response(char* );
int main()
{
int response;
response = get_response(QUESTION);
return response;
}
int get_response(char* )
{
//输出提问
printf("%s (y/n)?",QUESTION);
//等待用户输入
while (1)
{
switch (getchar())
{
case 'y' :
case 'Y' : return 0;
case 'n' :
case 'N' :
case EOF : return 1;
default : exit(1);
}
}
问题
简单版本中只有用户按回车键后，程序才能接受到程序。第二，用户按回车后，程序接受整行的数据并对其进行处理。
立即响应版本
版本改进
可以即时响应用户输入
思路
- 先保存驱动原有模式
- 设置驱动模式，关闭缓存
- 接受输入
- 恢复原来模式
代码实现
-
主函数实现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>/*
关闭缓存，程序可以立即响应输入
*/#define QUESTION "Do you want another transaction?"
int get_response(char* );
void set_mode();
int tty_mode(int);int main()
{
int response;
//保存状态
tty_mode(0);2
//设置状态
set_mode();3
//接受输入
response = get_response^4;
//恢复出厂设置
tty_mode^2;
return response;
}
保存出厂设置与恢复出厂设置（==**int tty_mode(int);**==）
思路
设置一个静态变量用来保存原有的驱动状态
//读取状态，保存状态
int tty_mode(int how)
{
static struct termios origin_mode;
if(how == 0)
tcgetattr(0,&origin_mode);
else
return tcsetattr(0,TCSANOW,&origin_mode);
}
设置驱动模式，关闭缓存(**==set_mode();==**)
思路
- 关闭缓存标志位
void set_mode()
{
struct termios ttystate;
tcgetattr(0,&ttystate); //读取当前的终端状态
ttystate.c_lflag &= ~ICANON; //关闭缓冲
ttystate.c_cc[VMIN] = 1; //每次接收一个字符
tcsetattr(0,TCSANOW,&ttystate); // 加载状态
}
接受输入(**==get_response(QUESTION);==**)
int get_response(char* )
{
int input;
//输出提问
printf("%s (y/n)?",QUESTION);
//等待用户输入
while (1)
{
switch (input = getchar())
{
case 'y' :
case 'Y' : return 0;
case 'n' :
case 'N' :
case EOF : return 1;
default :
printf("\nCannot understand %c ",input);
printf("Please type y or no \n");
}
}
}
问题
如果这个程序运行在 ATM 上，而顾客在输入 y 或 n 之前走开了，将会怎样？下一个顾客跑来按 y，就能进入那个离开的顾客账号。所以用户程序包含超时特征，会变得更安全。
超级版本：等待输入版本
版本改进
此版本具有超时特征。通过设置终端驱动程序，使之不等待输人来实现这个特征，先检查看是否有输入，如果发现没有输人，则先睡眠几秒钟，然后继续检查输人。如此尝试 3 次之后放弃。
思路
注意到，我们的程序可以检测用户不输入状态。如何做到？
默认情况下终端是有阻塞模式的，程序会等待用户输入，然后才检测用户输入。
如果我们处于阻塞模式，程序就会检测不到我们没有输入，所以我们必须把阻塞关掉。
如果我们关闭阻塞模式，程序会直接判断我们的输入，如果我们没输入，则 read 程序会返回 0。
主要思路（输入思路）
-
关闭回显、缓冲和阻塞 - 解决判断用户不输入的问题
-
睡眠！
-
等待输入 1 - 无视错误输入
- 如果检测不到 yYnN，就会一直在 while 循环里，做不到其他事情
==**while (strchr("yYnN",c) == NULL) ; //不论如何，程序是不会锁死在while循环里的**==问题：但是因为关闭了阻塞，所以如果我们不输入或者错误输入，strchr 会让 while 卡死在循环里
-
等待输入 2 - 解决无法退出循环的问题
**
==while ((c = getchar()) != EOF && strchr("yYnN",c) == NULL) ;==**
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <unistd.h>/*
万一有人在输入 y 之前走开了，程序会不安全。
因此要加入超时判断
*//*
设计思路：
设置终端驱动程序，使之不等待输入来实现这个特征。先检查是否由输入，然后沉睡，再检查输入
如此往复 3 次后退出
*/
#define ASK "Do you want another transaction?"
#define TRIES 3 //尝试 3 次后退出
#define SLEEPTIME 3 //沉睡事件间隔
#define BEEP putchar('\a'); //警告用户int get_response(char* ,int);
void set_cr_noecho_mode();
void tty_mode(int);
void set_nodelay_mode();
int get_ok_char();int main()
{
int response;
//保存状态
tty_mode^5;//关闭回显 set_cr_noecho_mode()[^6]; //关闭阻塞 set_nodelay_mode();[^7]== //得到输入,重点！！！==
response = get_response^8;//恢复出厂设置 tty_mode[^5](1); return response;}
tty_mode(0/1);
//读取状态，保存状态
void tty_mode(int how)
{
static struct termios origin_mode;
static int origin_flags;
if(how == 0){
tcgetattr(0,&origin_mode);
origin_flags = fcntl(0,F_GETFL);
}
else{
tcsetattr(0,TCSANOW,&origin_mode);
fcntl(0,F_SETFL,origin_flags);
}
}
set_cr_noecho_mode()
//关闭回显与缓冲
void set_cr_noecho_mode()
{
static struct termios ttystate;
tcgetattr(0,&ttystate); //读取当前的终端状态
ttystate.c_lflag &= ~ICANON; //关闭缓冲
ttystate.c_lflag &= ~ECHO; //关闭回显
ttystate.c_cc[VMIN] = 1; //每输入一个字符响应一次
tcsetattr(0,TCSANOW,&ttystate); //加载设置
}
set_nodelay_mode();
//将文件描述符设置为非阻塞模式
void set_nodelay_mode()
{
int termflags;
termflags = fcntl(0,F_GETFL); //获取文件当前的状态位
termflags |= O_NDELAY; //改变状态为非阻塞模式
fcntl(0,F_SETFL,termflags); //加载状态位
}
get_response ()
- 主要函数：get_ok_char()9
//得到响应
int get_response(char* question , int maxtries )
{
int input;
//输出提问
printf("%s (y/n)?",question);
fflush(stdout); //清空缓冲区，强制输出
//等待用户输入
while (1)
{
printf("sleep now \n");
sleep(SLEEPTIME);
printf("sleep finish \n");
input = tolower(get_ok_char()); //得到下一个字符,且将大写字母转为小写字母
if(input == 'y')
return 0;
if(input == 'n')
return 1;
if(maxtries-- == 0){ //超时
printf("超时退出\n");
return 2;
}
BEEP;
}
}
-
get_ok_char()
//得到下一个字符 int get_ok_char() { int c; //查找字符c，由于关闭了阻塞模式，故不会卡在while循环 //程序会直接读取用户输入，在不输入的情况下，getchar与strchr得到的是EOF与NULL while ((c = getchar()) != EOF && strchr("yYnN",c) == NULL) ; return c; }
学习系统调用
-
作用：在一个程序中调用另一个程序
-
函数原型：int execvp(const char __file, char const**** *****__argv)
-
注意：execvp 函数的第一个参数是程序名称，第二个参数是程序的命令行参数数组。
-
详解：
-
实例：调用 ls
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main() { char *arglist[3]; arglist[0] = "ls"; arglist[1] = "-l"; arglist[2] = 0; printf("*** About to exec ls -l\n"); execvp("ls",arglist); printf("*** ls is done. bye\n"); }
fork
-
fork 的意义
我们在用 execvp 调用新的进程后，会把原来的进程给替换掉。比如说在我们自己编写的 shell 进程中调用 ls 后，shell 进程也被关闭了。
而我们希望 execvp 调用后，还能返回到原来的 shell 进程中。
所以我们可以通过 fork 建立一个新的进程，然后在新进程中调用 execvp，父进程调用 wait 等待新进程执行完毕，当新进程执行 exit 时，父进程就会收到信号，然后父进程继续运行
-
fork 详解
fork 的简单应用
/* 建立新的进程 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { int ret_from_fork,mypid; mypid = getpid(); printf("Before: my pid is %d\n",mypid); ret_from_fork = fork(); sleep(1); printf("After: my pid is %d, fork() said %d\n", getpid(), ret_from_fork); }
输出：
fork 的特征（区分父进程和子进程）
- fork 会建立一个新的进程
- fork()函数会返回进程号，在子进程中，返回的进程号是 0；父进程中，返回的进程号是子进程的进程号
- 实例：
/* 判断自己是子进程还是父进程 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { int fork_rv; printf("Before : my pid is %d\n",getpid()); fork_rv = fork(); //在子进程中,fork()返回0 if(fork_rv == -1) perror("fork"); else if(fork_rv == 0) printf("I am the child. my pid = %d\n",getpid()); else printf("I am the parent. my child is %d\n",fork_rv); }输出：
wait/exit
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作用：进程调用 wait 等待子进程结束
-
用法：pid = wait(&status)
-
wait 详解
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系统调用 wait 做两件事。首先，wait 暂停调用它的进程直到子进程调用 exit(n)结束。然后，wait 取得子进程结束时传给 exit 的值，并且得到 exit 的状态。
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statusptr 存储了返回的信号。此整数由三部分组成 --- 8 个 bit 记录退出值，7 个 bit 时记录信号序号，第八位用来指明发生错误并产生了内核映像。
-
实例： waitdemo.c
该例子显示了子进程调用 exit 是如何触发 wait 返回父进程并如何得到子进程返回时的状态 的。
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include<sys/wait.h> #define DELAY 5 int main() { int newpid; void child_code(), parent_code(); printf("before: mypid is %d\n",getpid()); if( (newpid = fork()) == -1) perror("fork"); else if( newpid == 0) child_code(DELAY); //执行子进程的代码 else parent_code(newpid); //父进程代码 } //子进程执行的代码 void child_code(int delay) { printf("child %d here . will sleep for %d seconds\n",getpid(),delay); sleep(delay); printf("child done about to exit\n"); exit(17); } //父进程代码，等待子进程结束 void parent_code(int childpid) { int wait_rv; //return value from wait() int child_status; int high_8 , low_7, bit_7; //等待子进程结束 wait_rv = wait(&child_status); //子进程结束后，执行以下代码 printf("child_status: %p\n",*(&child_status) >> 8); printf("done waiting fot %d.&Wait returned: %d\n",childpid,wait_rv); //得到子进程退出时的状态 high_8 = child_status >> 8; //1111 1111 0000 0000 low_7 = child_status &0x7F; //0000 0000 0111 1111 bit_7 = child_status & 0x80; //0000 0000 1000 0000 printf("status: exit = %d, sig = %d, core = %d\n",high_8, low_7 ,bit_7); }
↩
-
保存出厂设置与恢复出厂设置（
==**int tty_mode(int);**==） ↩设置驱动模式，关闭缓存(
**==set_mode();==**) ↩接受输入(
**==get_response(QUESTION);==**)tty_mode(0/1);
set_cr_noecho_mode()
set_nodelay_mode();
get_response ()
- get_ok_char()
//得到下一个字符 int get_ok_char() { int c; //查找字符c，由于关闭了阻塞模式，故不会卡在while循环 //程序会直接读取用户输入，在不输入的情况下，getchar与strchr得到的是EOF与NULL while ((c = getchar()) != EOF && strchr("yYnN",c) == NULL) ; return c; } ↩
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