Linux_网蜂ARM Cortex-A8学习笔记_Linux应用编程篇

第六部分：Linux应用编程篇

6.1.2 Linux应用编程需要学习什么

C语言和数据结构作为基础，重点学习链表。

学习的内容：

1）库函数的熟悉，比如 memcpy,memset,strstr,strcpy 等等

2）SHELL编程，现在很多游戏行业，必须熟悉 SHELL 编程

3）文件IO编程， 这个不用解释，哪都能用着

4）进程编程，比如进程间通信，也是到处可见

5）多线程编程，试想如果你的windows操作系统没有多线程，会是什么样的呢

6）网络编程， 网络公司一定要求你熟悉网络编程，想进腾讯就好好学这个吧

参考书籍《Linux程序设计第四版》和《UNIX高级环境编程》

6.2 文件IO编程

文件分为：普通文件、目录文件、链接文件和设备文件。

Linux环境下，所有设备和文件的操作都使用文件描述符来进行的。

不带缓存的文件IO程序设计是Linux文件操作程序设计的重点。（不能移植到非POSIX标准的系统）

文件底层 I/O 操作的系统调用主要用到 5 个函数： open()、 close()、 read()、 write()、 lseek()。

问题：

Linux下编程的执行顺序是怎么样的？

进程与线程的具体表现形式？

信号量的PV原语？

6.3 进程控制编程

进程标志：PID（子进程），PPID（父进程）

进程状态：执行态，就绪态，阻塞态

fork()函数创建进程，返回子进程的进程号

vfork()函数，不产生父进程的副本，“写操作时拷贝”技术（copy-on-write）

exec()函数族可以根据文件名或目录找到可执行文件，并用来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段。

函数族列表

waitpid函数，使父进程阻塞，直到子进程结束退出或者子进程接到了一个指定的信号为止。

6.4 进程间通信

进程数据共享时进行。

进程间的通讯方式：管道，消息队列，共享内存，信号量，套接字。

管道：作用是把一个程序的输出直接连接到另一个程序的输入。

无名管道的特点：

1）只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信，例如父子或者兄弟进程

2）半双工的通信模式，固定的读端口和写端口

3）可以看做是特殊的文件，只存在于内存中（带有p的文件就是管道文件）

pipe()函数，创建无名管道，fd[0]固定用于管道读端，fd[1]固定用于管道写端

close()函数，关闭管道，分别关闭各个文件描述符

有名管道可以使互不相关的两个进程实现彼此通信，有名管道又称FIFO（first In first Out），即先进先出

mkfifo()函数，创建有名管道

6.4.3共享内存

内核留出一块内存，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间，不同进程可以及时的看到某进程对共享内存的数据进行更新。

需要引进某种同步机制，如互斥锁和信号量。

共享内存分为两个步骤，一创建共享内存，shmget()函数，也就是从内存中获得一段共享内存区域。二映射共享内存，也就是把这段刚创建的共享内存映射到具体的进程空间去，shmat()函数。撤销映射，shmdt()函数。

ipcs命令：报告进程间通信机制状态，用于查看共享内存，消息队列等各种进程间通信机制的情况。

消息队列，由“队列ID”来标识

6.5 线程编程

当进程在进行切换操作时都需要进行上下文切换，从而造成很大的花销。为了减少处理机的空间时间，支持多处理器和减少上下文切换的开销，这样一来，线程就诞生了。

进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。相应地，线程是一个进程内的基本调度单位，也可以称为轻量级进程。

多线程系统中，线程和进程的关系：

pthread_create()函数：创建线程

pthread_exit()函数：退出线程

exit()函数：退出进程，进程结束后，进程中的所有进程都会因为进程的结束而结束

pthread_join()函数：挂起当前线程

线程的属性包括：绑定属性、分离属性、堆栈地址、堆栈大小、优先级。

其中系统默认的属性为非绑定、非分离、缺省1M大小的堆栈，与父进程同样级别的优先级。

属性设置的步骤：

初始化函数：pthread_attr_init()

设置绑定属性：pthread_attr_setscope()

设置分离属性：pthread_attr_setdetachstate()

设置优先级：pthread_attr_getscheparam()和pthread_attr_setchedparam()

创建线程：pthread_create()

资源的访问存在唯一性，简单的说，就是对资源的访问，每次只能有一个进程，这时就需要引入同步和互斥机制。在POSIX中线程同步的方法，主要有互斥锁（mutex）和信号量。

互斥锁的操作主要包括以下几个步骤： 

1．互斥锁初始化：pthread_mutex_init 

2．互斥锁上锁：pthread_mutex_lock 

3．互斥锁判断上锁：pthread_mutex_trylock 

4．互斥锁解锁：pthread_mutex_unlock 

5．消除互斥锁：pthread_mutex_destroy

信号量其实就是一个非负的整数计数器，是操作系统中所用的PV原语，它主要应用于进程或线程间的同步与互斥。

6.6 网络编程

TCP/IP协议包含了上百个功能的协议，如ICMP（互联网控制信息协议）、FTP（文件传输协议）、UDP（用户数据报协议）、ARP（地址解析协议）等。TCP负责发现传输的问题，一旦有问题就会发出重传的信号，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP就是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

IP地址，端口，域名

套接字（socket），在网络中用来描述计算机中不同程序与其他计算机程序的通信方式。

套接字类型：流式socket（TCP）、数据报socket（UDP）和原始socket（IP或ICMP）。

套接字（也叫套接口）由三个参数构成：IP地址，端口号和传输层协议。

常用的数据结构sockaddr和sockaddr_in，一般使用sockaddr_in这种形式。

sa_family（地址族）常见值如下：

AF_INET：IPv4 协议 

AF_INET6：IPv6 协议 

AF_LOCAL：UNIX域协议

主机名与IP地址间的转换

数据存储大小端的问题

6.6.2 网络基础编程

主要介绍TCP和UDP协议

TCP

TCP管理到其他socket的数据传递，可以说，通过IP源/目的可以唯一的区分网络中两个设备的关联，区分网络中两个应用程序的关联。TCP三次握手的过程：

1）初始化主机通过一个同步标志置位的数据段发出会话请求；

2）接收主机通过发回具有以下项目的数据段表示回复：同步标志置位、即将发生的数据段的起始字节的顺序号、应答并带有将受到的下一个数据段的字节顺序号。

3）请求主机再回送一个数据段，并带有确认顺序号和确认号。

TCP协议编程相关函数：

socket(), bind(), connect(), listen(), accept(), close(), send(), recv()。

UDP

UDP 即用户数据报协议，它是一种无连接协议，因此不需要像 TCP 那样通过三次握手来建立一个连接。

UDP协议编程相关函数：

bind(), close(), sendto(), recvfrom()。