unix高级环境编程-读书笔记（1）

在研读了鸟哥的linux私房菜之后，对linux有了大致的概念，下面就开始研读linux学习中被称为圣经的：《Advanced Programming in unix environment》，也就是众所周知的unix环境高级编程。

unix体系结构：

操作系统实际上是一个软件，也就是内核，而内核的接口被称为系统调用（system call），公用函数库构建在系统调用接口之上，应用程序既可调用函数库，也可使用系统调用。

登陆shell：

shell 是一个命令解释器，读取用户输入，然后执行命令，用户有时通过终端shell，有时通过文件（shell脚本）向shell进行输入，常见的shell如下所示

文件和目录：

unix文件系统是目录和文件组成的一种层次结构，当创建新目录时会自动创建两个文件名，   .和.. ，其中点指向当前目录，点点指向父目录，在最高层次的根目录中，.和..没有区别。

ls的c语言编程实现

准备工作：linux下c的头文件都放在/usr/include目录下，在unix这本书中，有很多源代码，但里面都包含了一个头文件apue.h，是作者自己写的，linux并不包含这个，因此需要在官网下载这个头文件，并放在/usr/include下，官网：http://www.apuebook.com/。并且要在apue.h的最后一行，也就是#endif之前一行，加上#include "error.c"。然后将下载的源代码中..apue.2e/lib目录下找到error.c这个文件，放到/usr/include目录下即可。

源代码：

#include"apue.h"#include <dirent.h>     int main(   int   argc   ,   char   *argv[])  //将命令行的第一个参数argv[1]作为目录名。   {     DIR *dp;   struct dirent *dirp;   if(argc !=2)                                                //当命令行参数不等于2，也就是没有写要列出的目录时，会报错     err_quit("usage: ls directory_name");    if((dp =opendir(argv[1]))==NULL)      //调用opendir函数，返回指向dir结构的指针，当返回值dp是null，表明不存在这个目录     err_sys("can't open %s",argv[1]);        while ((dirp = readdir(dp)) !=NULL)   //将这个dp指针传递给readdir，这里用到while循环结构，一直到readdir函数无目录可读返回null时，结束程序。     printf("%s\n",dirp->d_name);   closedir(dp);   exit(0);                                                   //程序结束，以参数0调用exit函数，表示正常结束，参数值1-255表示出错。   }  

编译好后，默认名是a.out

也就是./a.out 相当于ls命令

比如

程序和进程：

unix确保每一个进程都有一个唯一的数字标识符，称为进程ID，进程ID总是一非负数。

源代码：打印进程ID

#include "apue.h"intmain(void){printf("heollo world from process ID %d\n",getgid());  //调用getgid函数来调用进程IDexit(0);}

getpid返回一个pid_t数据类型，我们不知道其大小，仅知道的是标准会保证它能保存在一个长整型中。

进程控制：

有三个用于进程控制的主要函数：fork、exec和waitpid

源代码：从标准输入命令并执行

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>int main(){ char  buf[MAXLINE]; pid_t pid; int   status; printf("%% "); while (fgets(buf,MAXLINE,stdin)!=NULL) //标准fgets从标准输入一次读一行，当输入文件结束字符（ctrl+d）作为行的第一个字符                                                                          //，fgets返回一个null，循环终止，退出进程 {，  if(buf[strlen(buf) -1]=='\n')                     //用null代替换行符，因为execlp函数要求参数以null结束     buf[strlen(buf) -1]=0;     if((pid=fork())<0)                                    //调用fork创建一个新进程，这个新进程称为子进程，fork向父进程返回子进程的ID（非负），对子进程返回0   {     err_sys("fork error");    }   else if(pid == 0)                               //子进程   {    execlp(buf,buf,(char *)0);                //在子进程中，调用execlp以执行从标准输入读入的命令，    err_ret("couldn't execute: %s",buf);    exit(127);   }               if((pid = waitpid(pid, &status,0))<0)    // 父进程等待子进程结束，waitpid返回子进程的终止状态，     err_sys("waitpid error");  printf("%% "); }  exit(0);}

这个程序利用标准IO函数fgets从标准输入一次读一行，execlp函数执行新程序文件。

int execlp(const char * file,const char * arg,....);

execlp()会从PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针NULL)作结束。如果用常数0来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个字符指针，否则将它解释为整形参数，如果一个整形数的长度与char * 的长度不同，那么exec函数的实际参数就将出错。如果函数调用成功,进程自己的执行代码就会变成加载程序的代码,execlp()后边的代码也就不会执行了。

该程序的主要限制就是不能向所执行的命令传递参数，例如不能指定要列出目录项的目录名，只能对工作目录执行ls命令。如果要传递参数，先要分析输入行，然后用某种约定将参数分开，再传递给execlp函数。

信号：

通知进程已发生某种情况的一种技术，进程如何处理信号有三种选择，1.忽略该信号；2 按系统默认的方式处理 ；3 提供一个函数，信号发生时调用这个函数。

终端键盘上有两种产生信号的方法，分别称为中断键（delete或者crtl+c）和退出健。被用于中断当前的进程，另一种产生信号的方法是调用名为kill的函数。

出错处理：

当unix系统函数出错时，通常返回一个负值，而且整型变量errno通常被设置为具有特定信息的值，在open函数出错时，有大约15种不同的errno值。

头文件errno.h定义了errno以及可以赋予它的各种常量，这些常量都是以字符E开头。

时间值：

当度量一个进程的执行时间时，unix系统使用三个进程时间值：

时钟时间（墙上时间）：也就是进程从开始到结束所用的实际时间

用户cpu时间：执行用户指令所用的时间

系统cpu时间：该进程执行内核程序所用时间

后两者时间和常称为cpu时间，执行time（）指令，可以得到这三个值。

那么如果多核cpu并行处理指令，会导致时钟时间（wall time）会小于后俩者之和。

系统调用和库函数：

从实现者角度系统调用和库函数之间有重大区别，但是对于用户，区别并不重要。但是应该知道的是，必要时我们可以替代库函数，却无法替代系统调用

以存储器分配函数malloc，它实际上是调用了系统调用函数sbrk。也就是说，很多库函数是调用系统调用，而应用程序既可以调用库函数，也可以调用系统调用。

系统调用和库函数另一个差别是：系统调用通常提供一种最小接口，而库函数通常提供比较复杂的功能。