第5章_交叉開發(fā)環(huán)境建立

1、第第2章章 嵌入式嵌入式Linux基礎基礎第二章第二章 嵌入式嵌入式LinuxLinux基基礎礎主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境 第二節(jié) Linux C程序設計 第三節(jié) Linux多線程庫編程 第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信 學習方法與建議學習方法與建議本章將介紹和嵌入式Linux開發(fā)有關(guān)的基礎知識，主要包括三部分內(nèi)容：構(gòu)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，即了解嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)細節(jié)和環(huán)境搭建；嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎，C語言程序設計；線程和進程的程序?qū)崿F(xiàn)。本章的部分內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)中會有進一步的應用。 內(nèi)容：內(nèi)容：一、交叉編譯一、交叉編譯 二、關(guān)于交叉編譯器二、關(guān)于交叉編譯

2、器 三、關(guān)于三、關(guān)于NFS第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 嵌入式系統(tǒng)一般是以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式開發(fā)板的資源往往比較有限，沒有足夠的資源來運行開發(fā)調(diào)試工具。所以，通常嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)需要采用交叉編譯的方式。 交叉編譯是構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境過程中的重要一步。交叉編譯的環(huán)境建立在宿主機(host)上，而對應的開發(fā)板稱為目標機(target)。為了使宿主機上開發(fā)的程序（應用程序和驅(qū)動程序）能夠方便地下載到目標機上運行，一般還要在宿主機上配置好網(wǎng)絡，使其支持

3、NFS或tftp等網(wǎng)絡服務，從而達到兩臺機器之間的文件共享。第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 一、交叉編譯一、交叉編譯交叉編譯交叉編譯利用運行在某臺計算機（宿主機）上的編譯器編譯某個源程序，生成在另一臺機器（目標機）上運行的目標代碼的過程。交叉編譯是不得不產(chǎn)生的技術(shù)。因為目標機資源有限，無法運行編譯和調(diào)試工具，因此需要宿主機為之代勞。另外，在構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的過程中也需要交叉編譯目標機所需要的引導系統(tǒng)和操作系統(tǒng)內(nèi)核。因此，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時，往往由宿主機開發(fā)程序，而目標機作為最后的執(zhí)行機。兩者在開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。 在構(gòu)建交叉編譯環(huán)境的過程中，交叉編譯器（cros

4、s compilation tool chain）無疑是最重要的組成部分。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，由于嵌入式開發(fā)平臺的資源有限：例如常見的ARM開發(fā)平臺，其靜態(tài)存儲空間僅有32MB，CPU主頻也僅為203Mhz。這樣的資源不足以完成本機編譯（native compilation），因此交叉編譯器應運而生?？梢允褂?v參數(shù)查看編譯器的相關(guān)信息。由下圖可知，armv4l-unknown-linux-gcc的版本是2.95.2。 第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 二、關(guān)于交叉編譯器二、關(guān)于交叉編譯器 包括gcc在內(nèi)的語言編譯工具是能夠把某種以數(shù)字和符號為內(nèi)容的高級編程語言

5、轉(zhuǎn)換成機器語言指令的集合。因此在編譯過程中，編譯器還必需聯(lián)合其它一些輔助工具才能工作。這些輔助編譯工具包括：第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 二、關(guān)于交叉編譯器二、關(guān)于交叉編譯器 解釋程序解釋程序（Interpreter）其本身也是一種語言翻譯工具。它能夠直接執(zhí)行源程序，簡單且方便移植，但是執(zhí)行速度比編譯器慢。匯編器（匯編器（Assembler）用于特定計算機上的匯編語言翻譯程序。連接器（連接器（Linker）能夠把在不同的目標文件中編譯或匯編的代碼收集到一個可直接執(zhí)的文件中，同時也能夠連接目標程序和相應的標準庫函數(shù)代碼。裝載器（裝載器（Loader）裝載器可處理所

6、有與指定的基地址或起始地址相關(guān)的可復位的地址，這樣能夠使得編譯過程更加靈活。預處理器預處理器（Preprocessor）編譯開始時被調(diào)用。專門負責刪除注釋和執(zhí)行宏替換等工作。調(diào)試器（調(diào)試器（Debugger） 用于調(diào)試目標代碼，以排除代碼中存在的錯誤。 在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，由于可執(zhí)行程序的編譯過程和執(zhí)行過程分別在宿主機和目標機上完成，因此實現(xiàn)宿主機和目標機之間的實時交互能夠大幅度提高嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率。由于目標機也帶有操作系統(tǒng)，因此可以通過實現(xiàn)不同機器之間的網(wǎng)絡共享來完成實時交互。 NFS（Network File System，網(wǎng)絡文件系統(tǒng)），網(wǎng)絡文件系統(tǒng)） 允許一個操作系統(tǒng)在網(wǎng)絡上與

7、他人共享目錄和文件。通過使用NFS，用戶可以像訪問本地文件一樣訪問遠程系統(tǒng)上的文件，即使是不同的系統(tǒng)或者通信協(xié)議也能夠完成共享。 第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 三、關(guān)于三、關(guān)于NFS 相關(guān)操作 如下： 如果不知道宿主機的Linux系統(tǒng)是否已經(jīng)運行NFS，可以使用如下命令查看：rootlocalhost root# netstat -l |grep nfsudp 0 0 *:nfs *:* 如果沒有啟動NFS，可以使用如下命令啟動：rootlocalhost root# service nfs restart關(guān)閉 NFS mountd： 確定 關(guān)閉 NFS 守護進

8、程： 確定 Shutting down NFS quotas: 確定 關(guān)閉 NFS 服務： 確定 啟動 NFS 服務： 確定 Starting NFS quotas: 確定 啟動 NFS 守護進程： 確定 啟動 NFS mountd： 確定 第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 三、關(guān)于三、關(guān)于NFS 相關(guān)操作 如下： 對于需要export的nfs目錄，可以修改/etc/exports文件：rootlocalhost root# vi /etc/exports/arm2410s/ 192.168.0.*(rw,insecure,sync,no_root_squash)

9、保存退出之后，向內(nèi)核告知所要export的目錄：rootlocalhost root# exportfs -ravexporting 192.168.0.*:/arm2410s 全部完成后，可以測試一下NFS是否可用：rootlocalhost root# mkdir /testrootlocalhost root# mount -o nolock 21:/arm2410s/ /test/如果掛載成功，則進入test目錄，所顯示內(nèi)容就是arm2410s目錄的內(nèi)容。第一節(jié)第一節(jié) 構(gòu)建嵌入式構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境 三、關(guān)于三、關(guān)于NFS 第二節(jié)第二節(jié) Linux

10、 C程序設計程序設計一、一、C程序設計概述程序設計概述 簡單介紹Linux下的C程序設計二、二、Makefile介紹介紹 介紹Makefile的使用規(guī)則三、三、Makefile中的變量中的變量 陳述Makfeile中的多種變量 四、四、Makefile隱含規(guī)則隱含規(guī)則 介紹Makefile中的隱含規(guī)則 在Linux下，一般使用GNU C編譯器（GCC）進行應用程序的編譯。GNU C編譯器(GCC)是一款功能強大的ANSI C兼容編譯器 ，一般存放在/usr/bin目錄下；其頭文件一般存放在/usr/include及其下級子目錄里；而標準的庫文件則存放在/lib或/usr/lib子目錄里。gcc

11、 命令的基本用法如下所示：gcc options filenames make是一個命令工具，它讀入Makefile的指令并按照其制定的規(guī)則執(zhí)行。Makefile文件中描述整個工程所有文件的編譯順序、編譯規(guī)則，并且擁有自己的書寫格式、關(guān)鍵字和函數(shù)；而且在Makefile中可以使用系統(tǒng)shell所提供的任何命令來完成想要的工作，因此能夠大大提高了編譯程序的效率。通過其“自動化編譯”的規(guī)則，只需要一個make命令，整個工程就可以自動完成全部編譯工作，因此在IDE開發(fā)環(huán)境中得到廣泛應用，已經(jīng)成為一種工程方面的編譯方法。 第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 一、一、C程序設計概述程序設計概述

12、 默認情況下，GNU make工具在當前工作目錄中按如下順序搜索makefile：GNUmakefile - makefile - Makefile 雖然Makefile作為規(guī)則的優(yōu)先等級較低，不過由于Makefile的首字母大寫，因此在當前目錄下會優(yōu)先顯示，所以程序員往往會采用Makefile作為makefile文件。如果要使用其他文件作為 makefile，則可采用以下方式：$ make -f Makefile.debug第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 二、二、Makefile介紹介紹 makefile的基本結(jié)構(gòu)如下：target：dependency dependency(

13、tab)它包含target、dependency和command三個部分。具體如下所示： 一個目標（一個目標（target）最終需要創(chuàng)建的文件，包括可執(zhí)行文件或者目標驅(qū)動文件等。當然目標也可以是需要執(zhí)行的動作，如“clean”等。 一個或多個依賴文件（一個或多個依賴文件（dependency）在創(chuàng)建target時需要用到的文件列表。一系列命令一系列命令(command) make執(zhí)行的動作，即創(chuàng)建target文件所需要執(zhí)行的步驟。通常是把指定文件編譯成目標文件的編譯命令，每個命令占一行，且每個命令行的起始字符必須為TAB字符。 第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 二、二、Makefi

14、le介紹介紹 編譯的具體過程是 make工具首先讀取makefile中的規(guī)則，然后檢查該規(guī)則中的依賴文件與目標文件的時間戳哪個更新一些，并根據(jù)規(guī)則鏈由下至上依次執(zhí)行編譯過程，直到最終的可執(zhí)行文件被重新連接完成為止。 第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 二、二、Makefile介紹介紹 Makefile里的變量類似一個環(huán)境變量。這些變量對大小寫敏感，一般使用大寫字母。 下面給出一個具體的makefile：OBJS=prog.o code.o#定義變量定義變量OBJSCC=gcc #定義變量定義變量CCtest：$(OBJS)$(CC) o test $(OBJS) #gcc o tes

15、t prog.o code.oprog.o：prog.c prog.h code.h$(CC) c prog.c o prog.ocode.o：code.c code.h$(CC) c code.c o code.oclean：rm f *.o 顯然，在上述例子中，用戶自定義了CC和OBJS兩個變量，并且在之后的規(guī)則中使用$()符號對其內(nèi)容進行引用。 第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 三、三、Makefile中的變量中的變量 除用戶自定義的變量外，make還允許使用如下類型的變量： 環(huán)境變量環(huán)境變量 在啟動時，make讀取系統(tǒng)當前已定義的環(huán)境變量，并且創(chuàng)建與之同名同值的變量，因此用

16、戶可以像在Shell中一樣在Makefile中引用環(huán)境變量。需要注意的是，如果用戶在Makefile中定義了同名變量，那么用戶自定義變量將覆蓋同名的環(huán)境變量。第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 三、三、Makefile中的變量中的變量 預定義變量預定義變量$*不包含擴展名的目標文件名稱。$+所有的依賴文件，以空格分開，并以出現(xiàn)的先后為序，包含重復的依賴文件。$第一個依賴文件的名稱。$?所有依賴文件以空格分開，這些依賴文件修改日期比目標創(chuàng)建日期晚 。$目標的完整名稱。$所有的依賴文件，以空格分開，不包含重復的依賴文件。$%如果目標是歸檔成員，則該變量表示目標的歸檔成員名稱。AR歸檔維護

17、程序的名稱，默認值為 ar。ARFLAGS歸檔維護程序的選項。AS匯編程序的名稱，默認值為 as。ASFLAGS匯編程序的選項。CCC 編譯器的名稱，默認值為 cc。CFLAGSC 編譯器的選項。CPPC 預編譯器的名稱，默認值為 $(CC) -E。 CPPFLAGSC 預編譯的選項。 CXX C+ 編譯器的名稱，默認值為 g+。 CXXFLAGSC+ 編譯器的選項。FCFORTRAN 編譯器的名稱，默認值為 f77。FFLAGSFORTRAN 編譯器的選項。第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 三、三、Makefile中的變量中的變量 在上述例子中，幾個產(chǎn)生目標文件的命令都是從C源文

18、件和相關(guān)文件通過編譯產(chǎn)生目標文件。實際上，make完全可以更簡潔一些：make有一些稱作隱含規(guī)則的內(nèi)置的規(guī)則，這些規(guī)則告訴make當某些命令沒有被完整給出時應該怎樣執(zhí)行。 例如，把生成prog.o和code.o的命令從規(guī)則中刪除，make將會查找隱含規(guī)則，并執(zhí)行一個適當?shù)拿?。由于這些命令往往會使用一些變量，因此可以通過改變這些變量來定制make。像在前面的例子中所定義的那樣，make使用變量CC來定義編譯器，并且傳遞變量CFLAGS（編譯器參數(shù)）、CPPFLAGS（C語言預處理器參數(shù)）、TARGET_ARCH（目標機器的結(jié)構(gòu)定義）給編譯器，然后加上編譯參數(shù)-c，變量$（第一個依賴文件名），改

19、名參數(shù)-o以及變量$（目標文件名）。第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 四、四、Makefile隱含規(guī)則隱含規(guī)則 綜上所述，一個C編譯的具體命令將會是：$ CC $ CFLAGS $ CPPFLAGS $ TARGET_ARCH c $ -o $ 使用隱含規(guī)則的例子如下所示：OBJS=prog.o code.oCC=gcctest：$(OBJS)$(CC) o $ $prog.o：prog.c prog.h code.hcode.o：code.c code.hclean：rm f *.o第二節(jié)第二節(jié) Linux C程序設計程序設計 四、四、Makefile隱含規(guī)則隱含規(guī)則 第三節(jié)第三

20、節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 一、一、 多線程多線程 二二 、多線程介紹、多線程介紹 三三 、常用操作生產(chǎn)者、常用操作生產(chǎn)者-消費者模型簡述消費者模型簡述四、簡述緩沖區(qū)的具體操作四、簡述緩沖區(qū)的具體操作 五、幾個線程五、幾個線程API 第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 一、多線程一、多線程 計算機在運行時其執(zhí)行過程從大到小可以分為作業(yè)、進程和線程三個等級。所謂線程，是系統(tǒng)能夠獨立調(diào)度和分派的最基本單位。線程自己并不擁有系統(tǒng)資源，只是在運行的時候占用一點必不可少的資源。如果在一個程序中同時運行多個線程來完成不同的工作，則稱之為多線程多線程。 顯然，多線程可以更方便的體現(xiàn)

21、“并行”特性，而且由于線程的輕量級，因此能夠大大提高系統(tǒng)效率；而且在多CPU的硬件前提下更可以充分利用多核資源，因此被引入到操作系統(tǒng)之中。 Linux系統(tǒng)下的多線程遵循POSIX線程接口，稱之為pthread。多線程編程的源程序必須包含頭文件pthread.h，因為線程庫libpthread.a并不屬于Linux系統(tǒng)的默認庫，因此在編譯時需要加上l pthread參數(shù)。 /* exampthread.c*/#include #include void thread(void)int i;for(i=0;i3;i+)printf(This is a pthread.n);int main(voi

22、d)第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 二、多線程介紹二、多線程介紹 pthread_t id;int i,ret;ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL);if(ret)printf (Create pthread error!n);exit (1);for(i=0;i3;i+)printf(This is the main process.n);pthread_join(id,NULL);return (0);在宿主機上用如下命令編譯該程序，就可以生成可執(zhí)行文件。#armv4l-unknown-linux-gcc l

23、pthreado exampthread exampthread.c將生成的exampthread文件下載至開發(fā)板。 或者可能出現(xiàn)如下結(jié)果：This is a pthread.This is the main process.This is a pthread.This is the main process. This is a pthread.This is the main process.運行之后可能顯示如下結(jié)果：This is the main process.This is a pthread.This is the main process.This is the main pr

24、ocess.This is a pthread.This is a pthread.第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 二、多線程介紹二、多線程介紹 在上例中首先聲明了一個pthread_t型變量。pthread_t類型類型在頭文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定義：typedef unsigned long int pthread_t; 之后使用到的函數(shù)pthread_create用來創(chuàng)建一個線程，其原型為：extern int pthread_create _P (pthread_t *_thread, _const pthread_att

25、r_t *_attr, void *(*_start_routine) (void *), void *_arg); 第一個參數(shù)為指向線程標識符的指針，第二個參數(shù)用來設置線程屬性，第三個參數(shù)是線程運行函數(shù)的起始地址，最后一個參數(shù)為運行函數(shù)的參數(shù)。 在該例中，函數(shù)thread不需要參數(shù)，所以最后一個參數(shù)設為空指針；第二個參數(shù)也設為空指針，這樣將生成默認屬性的線程。當創(chuàng)建線程成功時，函數(shù)返回0，若不返回0則說明創(chuàng)建線程失敗。常見的錯誤返回代碼為EAGAIN和EINVAL，前者表示系統(tǒng)限制創(chuàng)建新的線程（例如線程數(shù)目過多了）；后者表示第二個參數(shù)代表的線程屬性值非法。創(chuàng)建線程成功后，新創(chuàng)建的線程則運行第

26、3個參數(shù)和第4個參數(shù)確定的函數(shù)，原來的線程則繼續(xù)運行下一行代碼。 第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 二、多線程介紹二、多線程介紹 使用的另外一個函數(shù)pthread_join用來等待一個線程的結(jié)束。該函數(shù)的原型為：extern int pthread_join _P (pthread_t _th, void *_thread_return); 其中，第一個參數(shù)為被等待的線程標識符，第二個參數(shù)為一個用戶定義的指針，它可以用來存儲被等待線程的返回值。由于該函數(shù)是一個線程阻塞的函數(shù)，調(diào)用它的函數(shù)將一直等待，直到被等待的線程結(jié)束為止。當函數(shù)返回時，被等待線程的資源被收回。 結(jié)束一個線程有

27、兩種方法，一種方法如上例所示，函數(shù)結(jié)束也就意味著調(diào)用它的線程結(jié)束；另一種方法是通過函數(shù)pthread_exit來實現(xiàn)。其函數(shù)原型為：extern void pthread_exit _P (void *_retval) _attribute_ (_noreturn_); 唯一的參數(shù)是函數(shù)的返回代碼，因此只要pthread_join中的第二個參數(shù)thread_return不是NULL，那么這個值將被傳遞給thread_return。這里要注意的是，一個線程不能被多個線程等待，否則第一個接收到信號的線程成功返回，其余調(diào)用pthread_join的線程則返回錯誤代碼ESRCH。 第三節(jié)第三節(jié) Lin

28、ux多線程庫編程多線程庫編程 二、多線程介紹二、多線程介紹 在上例中，前后兩次的運行結(jié)果不一樣，這是兩個線程競爭CPU資源而導致的，說明線程執(zhí)行具有無序性。也就是說，并發(fā)運行線程的相對執(zhí)行順序是不確定的，在線程之間沒有數(shù)據(jù)共享的情況下，幾個線程執(zhí)行順序可以是隨機的。但是，當兩個或者兩個以上的線程共享數(shù)據(jù)時，線程隨機執(zhí)行就會產(chǎn)生錯誤。這時就需要某種機制來進行調(diào)整。當某線程執(zhí)行訪問共享數(shù)據(jù)區(qū)的某段程序時，不允許其他線程并發(fā)執(zhí)行，這就是多線程的同步機制。 操作系統(tǒng)提出了多個機制對線程的執(zhí)行順序進行限制，包括互斥鎖和條件變量等機制?；コ怄i用來保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。每個對象都有一個對應的稱為“互斥鎖

29、”的標記，而該標記能夠保證在任一時刻只有一個線程訪問該對象。條件變量能夠協(xié)助控制互斥鎖，滿足多線程控制機制。在這里將引入生產(chǎn)者-消費者模型對多線程的管理機制進行描述。第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 三、常用操作生產(chǎn)者三、常用操作生產(chǎn)者-消費者模型簡述消費者模型簡述 在生產(chǎn)者-消費者模型中，主程序分別啟動了生產(chǎn)者線程和消費者線程。其中生產(chǎn)者線程不停地寫入共享的循環(huán)緩沖區(qū)，而消費者線程則不停地從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)。 第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 三、常用操作生產(chǎn)者三、常用操作生產(chǎn)者-消費者模型簡述消費者模型簡述 在生產(chǎn)者寫入緩沖區(qū)時，首先要獲得互斥鎖，并且判斷緩

30、沖區(qū)是否為滿，也就是判斷寫指針+1后是否等于讀指針，如果相等則進入等待狀態(tài)，等候條件變量notfull發(fā)出信號；如果判斷條件不等，則向緩沖區(qū)寫一個整數(shù)，同時設置條件變量notempty。最后釋放互斥鎖。 當消費者從緩沖區(qū)讀數(shù)時，首先要獲得互斥鎖，并且判斷緩沖區(qū)是否為空，也就是判斷寫指針是否等于讀指針，如果相等則進入等待狀態(tài)，等候條件變量notempty發(fā)出信號；如果判斷結(jié)果為不等，則從緩沖區(qū)讀出一個整數(shù)，同時設置條件變量notfull。最后釋放互斥鎖。 第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 四、簡述緩沖區(qū)的具體操作四、簡述緩沖區(qū)的具體操作 條件變量初始化條件變量初始化int pth

31、read_cond_init (pthread_cond_t * cond, _const pthread_condattr_t * cond_attr) 第一個參數(shù)為指向結(jié)構(gòu)pthread_cond_t的指針，即條件變量名。第二個參數(shù)為指向結(jié)構(gòu)const pthread_condattr_t的指針，用來設置該條件變量是進程內(nèi)可用還是進程間可用。在該例中默認值是PTHREAD_PROCESS_PRIVATE，即該條件變量可被同一個進程內(nèi)的各個線程使用。 條件變量喚醒條件變量喚醒extern int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *_cond) 它用來釋

32、放被阻塞在一個條件變量cond上的線程。如果條件變量cond阻塞的是多線程的話，喚醒哪一個線程則是由線程的調(diào)度策略來決定的。第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 五、幾個線程五、幾個線程API 條件變量阻塞條件變量阻塞extern int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *_restrict_cond,pthread_mutex_t *_restrict _mutex) 線程解開mutex指向的鎖并被條件變量cond阻塞。該線程可以被pthread_cond_signal喚醒，但是條件變量只起阻塞和喚醒線程的作用。線程被喚醒后，它將重新檢查判斷條

33、件是否滿足，如果還不滿足，則線程應該仍阻塞在這里，等待下一次喚醒。因此，這個過程一般用while語句實現(xiàn)。 互斥鎖初始化互斥鎖初始化pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *mp,_const pthread_mutexattr_t *mattr) 當輸入?yún)?shù)mattr為空指針時，該函數(shù)以默認值初始化由參數(shù)mp指定的互斥鎖。當輸入?yún)?shù)mattr指向一個互斥鎖屬性對象時，該函數(shù)用來創(chuàng)建一個指定屬性的互斥鎖，其屬性為參數(shù)mattr指向的互斥鎖屬性對象的屬性。初始化一個互斥鎖之后，該互斥鎖處在解鎖狀態(tài)。第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 五、幾個線程五、

34、幾個線程API 互斥鎖鎖定互斥鎖鎖定int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *_mutex) 鎖定mutex參數(shù)指向的互斥鎖對象。當這個函數(shù)返回時，相應的互斥鎖被鎖定，調(diào)用pthread_mutex_lock函數(shù)的線程將成為這個互斥鎖的擁有者。如果此時這個互斥鎖被其他線程所擁有，那么這個線程將一直被阻塞，直到獲得這個互斥鎖。 互斥鎖解鎖互斥鎖解鎖int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *_mutex) 解開已經(jīng)鎖定的互斥鎖。當使用pthread_mutex_unlock解開一個互斥鎖時，如果有多個線程被該互斥鎖

35、阻塞，那么系統(tǒng)將根據(jù)調(diào)度策略決定由哪個線程獲得該互斥鎖。一般是按照優(yōu)先級高低來釋放阻塞線程。 第三節(jié)第三節(jié) Linux多線程庫編程多線程庫編程 五、幾個線程五、幾個線程API 第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信一、進程概述一、進程概述 二、進程的相關(guān)函數(shù)二、進程的相關(guān)函數(shù) 三、信號概述三、信號概述 四、信號的相關(guān)函數(shù)四、信號的相關(guān)函數(shù) 五、管道概述五、管道概述 六、管道相關(guān)函數(shù)六、管道相關(guān)函數(shù) 第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 一、進程概述一、進程概述 在一個操作系統(tǒng)中，每個正在運行的工作都可以稱為進程（process）。它包括進程標識符和相關(guān)

36、的數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)又包含進程變量、外部變量以及進程堆棧等。當一個進程啟動之后，系統(tǒng)會指定一個唯一的數(shù)值來作為該進程的進程標識符，即PID。 在Linux系統(tǒng)下，可以使用ps命令 查看進程。ps命令用來顯示系統(tǒng)中 正在運行的進程及其狀態(tài) 如果想查看所有進程及其它們的CPU、內(nèi)存占用率以及所屬用戶等信息，可以用top命令 在Linux系統(tǒng)中，進程的相關(guān)函數(shù)包括：getpid()：用來獲得當前進程的進程標識符。返回當前進程的pid。extern _pid_t getpid (void) _THROW;getppid()：用來取得父進程的進程標識符。返回當前進程的父進程的pid。extern _pid_

37、t getppid (void) _THROW;exec()：創(chuàng)建新進程來取代舊進程，此時新進程的PID數(shù)值和舊進程的PID數(shù)值相同。以上三個函數(shù)都在/usr/include/unistd.h中=定義。其中，exec()函數(shù)族運行成功不會返回，運行失敗則返回-1。該函數(shù)族包括如下函數(shù)：extern int execv (_const char *_path, char *_const _argv) _THROW;extern int execle (_const char *_path, _const char *_arg, .) _THROW;extern int execl (_const

38、 char *_path, _const char *_arg, .) _THROW;extern int execvp (_const char *_file, char *_const _argv) _THROW;extern int execlp (_const char *_file, _const char *_arg, .) _THROW;第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 二、進程的相關(guān)函數(shù)二、進程的相關(guān)函數(shù) system()：該函數(shù)可以使用系統(tǒng)的函數(shù)庫來建立新進程。使用格式如下：int system(const char *string);即可以將/bi

39、n/sh下的string命令行傳到execve函數(shù)中，之后運行該程序即相當于運行string字符串所代表的命令。該函數(shù)調(diào)用/bin/sh時如果失敗則函數(shù)返回127；其他失敗狀況則函數(shù)返回-1；如果自變量string為空指針則返回非零值。fork()：某個父進程可以復制多個子進程的操作。該函數(shù)用來產(chǎn)生新的子進程，而調(diào)用fork函數(shù)的進程則稱為父進程。子進程會復制父進程的數(shù)據(jù)，并且繼承父進程的各種參數(shù)，但是由于子進程和父進程并不使用相同的內(nèi)存空間，所以并不同步。如果創(chuàng)建成功，則在父進程中會返回新建立的子進程代碼（PID），子進程中成功返回0，失敗則返回-1。 extern _pid_t fork

40、(void) _THROW;exit()：用來終止進程。extern void exit (int _status)status為進程的退出狀態(tài)。如果為0，則表示進程成功退出；否則如果非0則表示出錯。第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 二、進程的相關(guān)函數(shù)二、進程的相關(guān)函數(shù) wait()：該函數(shù)能夠暫停父進程的運行，使其等待子進程。當子進程運行完畢之后，等待中的父進程將會重新運行。不過如果有多個子進程在運行，則當?shù)谝粋€子進程完成并返回，則父進程開始重新執(zhí)行。extern _pid_t wait (_WAIT_STATUS _stat_loc) _THROW;wait()函

41、數(shù)運行成功之后返回子進程PID，如果失敗則返回-1。waitpid()：該函數(shù)能夠暫停當前進程的運行，使其等待子進程。當子進程運行完畢之后，等待中的父進程將會重新運行。waitpid()函數(shù)運行成功之后返回子進程PID，如果失敗則返回-1。extern _pid_t waitpid (_pid_t _pid, int *_stat_loc, int _options) _THROW; 函數(shù)wait()和waitpid()都用于清除zombie進程。所謂zombie進程，是指已經(jīng)結(jié)束運行，卻還沒有被清除的進程。當父進程結(jié)束了之后，子進程有可能還沒有結(jié)束，這樣的話子進程就會作為zombie進程而沒

42、有被清除。因此，可以在父進程中調(diào)用wait()或者waitpid()函數(shù)以在父進程結(jié)束之前自動清除子進程，保證清除zombie進程。 第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 二、進程的相關(guān)函數(shù)二、進程的相關(guān)函數(shù) 由于進程的運行和安排具有無序性，其具體操作過程都是由操作系統(tǒng)進行統(tǒng)籌，因此有時需要人為對進程進行一定的順序化處理，這是通過在進程之間進行通信實現(xiàn)的。 在進程之間的通信方法中，信號是常用的方法之一。進程之間可以通過信號來通知異步事件的發(fā)生。信號本身并不直接攜帶信息，但是每種信號都有特定的含義。理解信號的各種含義之后，就可以編寫信號處理函數(shù)來實時響應信號的發(fā)生。當信號產(chǎn)

43、生之后，內(nèi)核會自動將信號分送到相應的進程之中。如果編寫了相應的信號處理函數(shù)，則可以在接受這些信號之后進行相關(guān)的處理，非常方便。第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 三、信號概述三、信號概述常見的信號名稱及其含義如下表所示 信號名稱信號含義SIGALRM定時器計時完成信號SIGINT中斷信號（CTRL+C）SIGQUIT退出信號（CTRL+）SIGCHILD子進程結(jié)束信號SIGTERM該信號由系統(tǒng)提供，用來終止進程的運行SIGUSR1 / SIGUSR2用戶保留自行發(fā)送信號SIGKILL該信號在進程之間發(fā)送，接收信號的進程將終止運行SIGSTOP該信號可以使進程暫時終止運行

44、第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 三、信號概述三、信號概述signal()：用來接收一個指定類型的信號，并調(diào)用相關(guān)的信號處理函數(shù)。void (*signal (int sig, void (*func)(int)(int)函數(shù)會根據(jù)sig指定的信號進行處理。當相關(guān)信號到達之后，就會自動調(diào)轉(zhuǎn)到func指定的函數(shù)中運行。運行結(jié)束后，會返回到信號處理函數(shù)的函數(shù)指針，如果有錯誤發(fā)生，則返回-1。signal的參數(shù)說明如表2-4所示。第四節(jié)第四節(jié) 進程創(chuàng)建以及進程間通信進程創(chuàng)建以及進程間通信 四、信號的相關(guān)函數(shù)四、信號的相關(guān)函數(shù) 參數(shù)說明sig用來指定相應的信號，但是不包括SI

45、GKILL和SIGSTOP。func信號處理函數(shù)的函數(shù)指針，表示對信號的處理方式。一般來說，參數(shù)func除了表示指定信號處理函數(shù)外，還可以表示兩個常量常量說明SIG_IGN表示要忽略的信號。SIG_DFL表示要恢復系統(tǒng)對信號的默認處理功能alarm()：設置SIGALRM信號在經(jīng)過參數(shù)指定的秒數(shù)之后，傳送給當前的進程。extern unsigned int alarm (unsigned int _seconds) _THROW;kill()：將sig參數(shù)所指定的信號傳送給pid參數(shù)所指定的進程。extern int kill (_pid_t _pid, int _sig) _THROW;其中pid參數(shù)可以是某個PID，也可以是如表2-6所示的數(shù)值：pid參數(shù)的含義pid說明pid=0信號被發(fā)送到和當前進程位于相同進程組的所有進程pid=-1信號按照pid從高到低的順序發(fā)送給所有的進程pid-1信號發(fā)送給進程組號為pid絕對值的所有進程pause()：該函數(shù)會暫停當前的進程，直到接收到信號之后再繼續(xù)運行。該