Linux应用程序开发
来源:互联网 发布:mysql 时间取日期函数 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 20:00
Linux应用程序开发
Table of Contents
- 1. C语言基础
- 1.1. 指针与数组
- 2. Linux程序开发基础概念
- 3. 文件处理
- 4. Linux环境
Chapter 1. C语言基础
Table of Contents
- 1.1. 指针与数组
Linux是使用C语言开发的,基于Linux平台的应用程序开发,C语言是首选的开发语言。本章记录C语言的基本概念/ 和基础知识。
1.1. 指针与数组
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C语言中专门用来存放内存地址的变量叫指针(pointer)变量,简称指针。
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&运算符用来取得变量地址,
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"*"运算符用来取得指针变量的值。
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数组名是地址
Chapter 2. Linux程序开发基础概念
在设置Linux的系统路径时,使用冒号分隔每个路径名。如:
PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/bin/X11"
在Linux中的程序有两种,一种是可执行程序,与Windows下的.exe文件类似,一种是脚本,与Windows下的.bat文件类似。
Linux中常用的程序存放路径有以下几个:
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/bin,该路径存放系统启动时需要使用的程序。
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/usr/bin,该路径存放用户需使用的标准程序。
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/usr/local/bin,该路径存放本地安装的程序。
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Linux使用斜杠"/"分隔路径名,而不是Windows的反斜杠"/"。
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Linux下的C编译器使用GCC,由于历史的原因,在POSIX兼容的操作系统中,C编译器都叫cc,所以Linux下也有一个cc命令,它是一个到gcc的软链接。
开发工具,多数位于/usr/bin或/usr/local/bin目录下。
头文件,位于/usr/include目录。头文件包含有常量定义、系统调用和库函数调用的声明。这是系统默认的头文件存放路径,在编译程序时,编译器会自动查找该目录。gcc编译器在编译程序时也可用-I参数指定另外的头文件路径。如:
gcc -I/usr/local/myinclude test.c。
库文件,库是一组已编译的函数集合,可方便我们重用代码。默认存放在/lib和/usr/lib目录。库文件可分为静态和共享两类。
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.a,静态库文件。使用静态库将会把所有的库代码引入程序,占用更多的磁盘空间和内存空间,所以一般建议使用共享库。
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.so,共享库文件。使用共享库的程序不包含库代码,只在程序运行才调用共享库中的代码。
在编译时可用包含路径的库文件名或用-l参数指定使用的库文件,/usr/lib/libm.a等价于-lm。如:
gcc -o hello hello.c /usr/lib/libm.a 或用-l参数写成 gcc -o hello hello.c -lm
如果我们要使用的库文件不在默认位置,在编译程序时可用-L参数指定库文件的路径。下面例子使用了/usr/hello/lib目录下的libhello库文件:
gcc -o hello -L/usr/hello/lib hello.c -lhello
创建和使用静态库。
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分别创建两个函数,函数a的内容如下:
#include <stdio.h>void a(char *arg){ printf("function a,hello world %s/n",arg);}
函数b的内容如下:
#include <stdio.h>void b(int arg){ printf("function b,hello world %d/n",arg);}
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接着,生成两个对象文件。
debian:~/c# gcc -c a.c b.cdebian:~/c# ls *.oa.o b.o
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最后,用ar归档命令把生成的对象文件打包成一个静态库libhello.a。
debian:~/c# ar crv libhello.a a.o b.o r - a.or - b.o
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为我们的静态库定义一个头文件lib.h,包含这两个函数的定义。
/* * this is a header file. */void a(char *arg);void b(int arg);}}} * 创建jims.c程序,内容如下。{{{#!cplusplus#include "lib.h"int main(){ a("jims.yang"); b(3); exit(0);}
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利用静态链接库编译程序。
debian:~/c# gcc -c jims.cdebian:~/c# gcc -o jims jims.o libhello.adebian:~/c# ./jimsfunction a,hello world jims.yangfunction b,hello world 3debian:~/c#
预处理,在程序开头以“#”开头的命令就是预处理命令,它在语法扫描和分析法时被预处理程序处理。预处理有以下几类:
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宏定义,用#define指令定义。如:#define BUFFER 1024。取消宏定义用#undef指令。宏还可带参数,如:
#define BUF(x) x*3
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包含头文件,用#include指令,可把包含的文件代码插入当前位置。如:
<#include <stdio.h>。
包含的文件可以用尖括号,也可用双引号,如:
#include "stdio.h"。
不同之处是,使用尖括号表示在系统的包含目录(/usr/include)下查找该文件,而双引号表示在当前目录下查找包含文件。每行只能包含一个包含文件,要包含多个文件要用多个#include指令。
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条件编译,格式如下:
格式一,如果定义了标识符,则编译程序段1,否则编译程序段2:#ifdef 标识符程序段1#else程序段2#endif格式二,如果定义了标识符,则编译程序段2,否则编译程序段1,与格式一相反:#ifndef 标识符程序段1#else程序段2#endif 格式三,常量表达式为真则编译程序段1,否则编译程序段2:#if 常量表达式程序段1#else程序段2#endif
使用gcc编译程序时,要经过四个步骤。
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预处理(Pre-Processing),用-E参数可以生成预处理后的文件。
debian:~/c# gcc -E hello.c -o hello.i
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编译(Compiling)
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汇编(Assembling)
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链接(Linking)
GCC默认将.i文件看成是预处理后的C语言源代码,所以我们可以这样把.i文件编译成目标文件。
debian:~# gcc -c hello.i -o hello.o}}}
在GCC中使用-pedantic选项能够帮助程序员发现一些不符合ANSI/ISO C标准的代码,但不是全部。从程序员的角度看,函数库实际上就是一些头文件(.h)和库文件(.so或者.a)的集合。
Chapter 3. 文件处理
在Linux系统内所有东西都是以文件的形式来表示的,除一般的磁盘文件外,还有设备文件,如硬盘、声卡、串口、打印机等。设备文件又可分为字符设备文件(character devices)和块设备文件(block devices)。使用man hier命令可以查看Linux文件系统的分层结构。文件的处理方法一般有五种,分别是:
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open,打开一个文件或设备。
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close,关闭一个打开的文件或设备。
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read,从一个打开的文件或者设备中读取信息。
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write,写入一个文件或设备。
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ioctl,把控制信息传递给设备驱动程序。
open,close,read,write和ioctl都是低级,没有缓冲的文件操作函数,在实际程序开发中较少使用,一般我们使用标准I/O函数库来处理文件操作。如:fopen,fclose,fread,fwrite,fflush等。在使用标准I/O库时,需用到stdio.h头文件。
一些常用的文件和目录维护函数:chmod、chown、unlink、link、symlink、mkdir、rmdir、chdir、getcwd、opendir,closedir、readdir、telldir、seekdir等。
fcntl用于维护文件描述符,mmap用于分享内存。
创建文档并输入信息的示例代码:
#include <stdio.h>main(void) { FILE *fp1; char c; fp1 = fopen("text.txt","w"); while ((c = getchar())!= '/n') putc(c,fp1); fclose(fp1); }
显示路径的示例代码
#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <dirent.h>#include <string.h>#include <sys/stat.h>#include <stdlib.h>int main(int argc, char *argv[]){ char *topdir = "."; if (argc >= 2) topdir = argv[1]; printf("Directory scan of %s/n", topdir); printdir(topdir,0); printf("done./n"); exit(0);}printdir(char *dir, int depth){ DIR *dp; struct dirent *entry; struct stat statbuf; if((dp = opendir(dir)) == NULL) { fprintf(stderr,"cannot open directory:%s/n",dir); return; } chdir(dir); while((entry = readdir(dp)) != NULL) { lstat(entry->d_name,&statbuf); if(S_ISDIR(statbuf.st_mode)) { if(strcmp(".",entry->d_name) == 0 || strcmp("..",entry->d_name) == 0) continue; printf("%*s%s//n",depth,"",entry->d_name); printdir(entry->d_name,depth+4); } else printf("%*s%s/n",depth,"",entry->d_name); } chdir(".."); closedir(dp);}
Chapter 4. Linux环境
void main()表示程序没有参数,int main(int argc, char *argv[])表示程序要带参数,argc保存着参数的个数,argv[]数组保存着参数列表。如:
debian:~# mytest a b c argc: 4argv: ["mytest","a","b","c"]
getopt()函数和getopt_long()用来处理程序选项。getopt_long()函数可以处理以"--"开头的选项。Gnu官方手册页:http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Getopt.html
获取命令行参数的示例代码:
#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[]){ int opt; while((opt = getopt(argc,argv,"if:lr")) != -1) /* 返回“-1”表示已没选项需要处理。*/ { switch(opt){ case 'i': case 'l': case 'r': printf("option: %c/n", opt); break; case 'f': printf("filename: %s/n", optarg); /*如果选项需要一个参数,则参数存放在外部变量optarg中。*/ break; case ':': printf("option needs a value /n"); /*“:”表示选项需要参数*/ break; case '?': printf("unknown option: %c/n", optopt); /*返回“?”表示无效的选项,并把无效的选项存放在外部变量optopt中。*/ break; } } for(; optind < argc; optind++) /*外部变量optind指向下一个要处理的选项索引值。*/ printf("argument: %s/n", argv[optind]);}
在bash shell中使用set命令可以列出Linux系统的环境变量,在C程序中我们也可以用putenv()和getenv()函数来获取Linux系统的环境变量。这两个函数的声明如下:
char *getenv(const char *name);int putenv(const char *string);
系统有一个environ变量记录了所有的系统变量。下面的示例代码可把environ的值显示同来。
#include <stdlib.h>#include <stdio.h>extern char **environ;int main(){ char **env = environ; while(*env) { printf("%s/n",*env); env++; }}
linux和其它unix一样,使用GMT1970年1月1日子夜作为系统时间的开始,也叫UNIX纪元的开始。现在的时间表示为UNIX纪元至今经过的秒数。
#include <time.h> time_t time(time_t *t);显示系统时间的示例代码:#include <time.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(){ int i; time_t the_time; for(i = 1; i <= 10; i++){ the_time = time((time_t *)0); printf("%d the time is %ld/n", i, the_time); sleep(2); }}
用ctime()函数以友好方式返回当前时间,它的函数声明格式:
#include <time.h>char *ctime(const time_t *timeval);示例:#include <time.h>#include <stdio.h>int main(void){ time_t time1; (void)time(&time1); printf("The date is: %s/n",ctime(&time1));}
用mkstemp()函数创建临时文件。声明:
#include<stdlib.h>int mkstemp(char * template);示例:#include <stdio.h>int main(void){ char template[] = "template-XXXXXX"; int fp; fp = mkstemp(template); printf("template = %s/n", template); close(fp);}
获取用户信息。
声明:#include <sys/types.h>#include <pwd.h>struct passwd *getpwuid(uid_t uid); /* 根据uid返回用户信息 */struct passwd *getpwnam(const char *name); /* 根据用户名返回用户信息 */passwd结构体说明:passwd Member Descriptionchar *pw_name The user's login nameuid_t pw_uid The UID numbergid_t pw_gid The GID numberchar *pw_dir The user's home directorychar *pw_gecos The user's full namechar *pw_shell The user's default shell示例代码:#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <stdio.h>#include <pwd.h>int main(void){ uid_t uid; gid_t gid; struct passwd *pw; uid = getuid(); gid = getgid(); pw = getpwuid(uid); printf("User is %s/n", getlogin()); printf("The uid is:%d/n", uid); printf("The gid is:%d/n",gid); printf("The pw struct:/n name=%s, uid=%d, gid=%d, home=%s,shell=%s/n", pw->pw_name, pw->pw_uid, pw->pw_gid, pw->pw_dir, pw->pw_shell);}
用gethostname()函数获取主机名。
函数声明:#include <unistd.h>int gethostname(char *name, size_t namelen); /* 主机名返回给name变量 */示例代码:#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(void){ char computer[100]; int status; status = gethostname(computer, 100); printf("The status is %d/n", status); printf("The hostname is: %s/n", computer);}
用uname()函数获取主机详细信息,就像shell的uname命令返回的信息一样。
函数声明:#include <sys/utsname.h>int uname(struct utsname *name);utsname结构体说明:utsname Member Descriptionchar sysname[] The operating system namechar nodename[] The host namechar release[] The release level of the systemchar version[] The version number of the systemchar machine[] The hardware type示例代码:#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/utsname.h>int main(void){ char computer[100]; int status; struct utsname uts; status = gethostname(computer,100); printf("The computer's size is %d/n",sizeof(computer)); printf("The status is %d/n", status); printf("The hostname is: %s/n", computer); uname(&uts); printf("The uname's information./n uts.sysname=%s/n uts.machine=%s/n uts.nodename=%s/n uts.release=%s/n uts.version=%s/n", uts.sysname,uts.machine,uts.nodename,uts.release,uts.version);}
使用syslog()函数处理日志信息。
函数声明:#include <syslog.h>void syslog(int priority, const char *message, arguments...);priority参数的格式(severity level|facility code)示例: LOG_ERR|LOG_USERseverity level:Priority Level DescriptionLOG_EMERG An emergency situationLOG_ALERT High-priority problem, such as database corruptionLOG_CRIT Critical error, such as hardware failureLOG_ERR ErrorsLOG_WARNING WarningLOG_NOTICE Special conditions requiring attentionLOG_INFO Informational messagesLOG_DEBUG Debug messagesfacility value(转自syslog.h头文件):/* facility codes */#define LOG_KERN (0<<3) /* kernel messages */#define LOG_USER (1<<3) /* random user-level messages */#define LOG_MAIL (2<<3) /* mail system */#define LOG_DAEMON (3<<3) /* system daemons */#define LOG_AUTH (4<<3) /* security/authorization messages */#define LOG_SYSLOG (5<<3) /* messages generated internally by syslogd */#define LOG_LPR (6<<3) /* line printer subsystem */#define LOG_NEWS (7<<3) /* network news subsystem */#define LOG_UUCP (8<<3) /* UUCP subsystem */#define LOG_CRON (9<<3) /* clock daemon */#define LOG_AUTHPRIV (10<<3) /* security/authorization messages (private) */#define LOG_FTP (11<<3) /* ftp daemon */示例代码:#include <syslog.h>#include <stdio.h>int main(void){ FILE *f; f = fopen("abc","r"); if(!f) syslog(LOG_ERR|LOG_USER,"test - %m/n"); }
上面的日志信息由系统自动给出,我们也可过滤日志信息。用到以下函数:
#include <syslog.h>void closelog(void);void openlog(const char *ident, int logopt, int facility);int setlogmask(int maskpri);logopt参数的选项:logopt Parameter DescriptionLOG_PID Includes the process identifier, a unique number allocated to each process by the system, in the messages.LOG_CONS Sends messages to the console if they can’t be logged.LOG_ODELAY Opens the log facility at first call to .LOG_NDELAY Opens the log facility immediately, rather than at first log.示例代码:#include <syslog.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(void){ int logmask; openlog("logmask", LOG_PID|LOG_CONS, LOG_USER); /*日志信息会包含进程id。*/ syslog(LOG_INFO, "informative message, pid=%d", getpid()); syslog(LOG_DEBUG,"debug message, should appear"); /*记录该日志信息。*/ logmask = setlogmask(LOG_UPTO(LOG_NOTICE)); /*设置屏蔽低于NOTICE级别的日志信息。*/ syslog(LOG_DEBUG, "debug message, should not appear"); /*该日志信息被屏蔽,不记录。*/}
不同安全级别的日志信息存放在/var/log目录下的哪个文件中是由/etc/syslog.conf文件控制的,下面是我系统中syslog.conf文件的内容:
# /etc/syslog.conf Configuration file for syslogd.## For more information see syslog.conf(5)# manpage.## First some standard logfiles. Log by facility.#auth,authpriv.* /var/log/auth.log*.*;auth,authpriv.none -/var/log/syslog#cron.* /var/log/cron.logdaemon.* -/var/log/daemon.logkern.* -/var/log/kern.loglpr.* -/var/log/lpr.logmail.* -/var/log/mail.loguser.* -/var/log/user.loguucp.* /var/log/uucp.log## Logging for the mail system. Split it up so that# it is easy to write scripts to parse these files.#mail.info -/var/log/mail.infomail.warn -/var/log/mail.warnmail.err /var/log/mail.err# Logging for INN news system#news.crit /var/log/news/news.critnews.err /var/log/news/news.errnews.notice -/var/log/news/news.notice## Some `catch-all' logfiles.#*.=debug;/ auth,authpriv.none;/ news.none;mail.none -/var/log/debug*.=info;*.=notice;*.=warn;/ auth,authpriv.none;/ cron,daemon.none;/ mail,news.none -/var/log/messages## Emergencies are sent to everybody logged in.#*.emerg *## I like to have messages displayed on the console, but only on a virtual# console I usually leave idle.##daemon,mail.*;/# news.=crit;news.=err;news.=notice;/# *.=debug;*.=info;/# *.=notice;*.=warn /dev/tty8# The named pipe /dev/xconsole is for the `xconsole' utility. To use it,# you must invoke `xconsole' with the `-file' option:## $ xconsole -file /dev/xconsole [...]## NOTE: adjust the list below, or you'll go crazy if you have a reasonably# busy site..#daemon.*;mail.*;/ news.crit;news.err;news.notice;/ *.=debug;*.=info;/ *.=notice;*.=warn |/dev/xconsole
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