《Linux/Unix系統編程手冊》讀書筆記1

時間 2019-11-14

標籤 linux unix 系統編程手冊讀書筆記欄目 Linux 简体版

原文原文鏈接

最近這一個月在看《Linux/Unix系統編程手冊》，在學習關於Linux的系統編程。以前學習Linux的時候就打算寫關於Linux的學習記錄，由於以爲本身學得很差，總是寫不出東西。可是如今以爲學習記錄應該堅持寫，慢慢就會有收穫，堅持寫才能夠鍛鍊本身的表達能力。編程

《Linux/Unix系統編程手冊》這本書的評價很高，可是我的以爲翻譯得不太好。其實終究是由於本身的英文閱讀能力太差和沒什麼錢，只能看翻譯版。看了接近一個月，以爲這本書介紹的接口很詳細，程序清單基本會說起到介紹的接口。我的以爲做爲入門書應該是能夠的，起碼看完一遍會有初步的認識，並且做爲參考手冊也不錯。打算看完這本書以後，繼續學習《UNIX環境高級編程》，學無止境。app

第1章：函數

介紹了一些歷史，關於Linux、Unix和C；還有一些標準POSIX、SUS post

第2章：學習

介紹Linux和Unix的一些基本概念。測試

1.操做系統的兩個含義：一，包含管理和分配計算機資源的核心層軟件和附帶的全部標準軟件；二，僅僅指管理和分配計算機資源的核心層軟件。spa

2.內核的做用：進程調度、內存管理、文件系統、建立和終止進程、對設備的訪問、聯網、提供API。其實就是抽象，用戶經過內核來使用硬件，而不用直接與硬件打交道。操作系統

3.用戶態和內核態。命令行

。。。。。。。。。。。。。。。。還有一堆的概念。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第3章

介紹系統編程的概念。

系統調用（systerm calls）是用戶程序與操做系統之間的接口，系統調用在內核態。庫函數（library functions），一些庫函數是經過系統調用來實現，好處是提供了比底層系統調用更方便的接口。

還有本書的代碼所需的一些函數、頭文件。。。。。。。。。。。

見連接：http://www.man7.org/tlpi/

第4章

介紹了文件I/O。

文件描述符，用來表示已經打開的文件（全部類型），是一非負整數。最基本的文件描述符0（標準輸入）、1（標準輸出）、2（標準錯誤）。

I/O操做：首先經過調用open獲取一個文件描述符，再對該文件描述符進行read或者write操做，最後使用close釋放文件描述符和相關資源。

open()調用，打開一個文件或者建立一個文件。

1 #include <sys/stat.h>
2 #include <fcntl.h>
3 
4 int open(const char *pathname, int flags, .../* mode_t mode */);

成功調用返回文件描述符，失敗返回-1；

一、pathname爲打開文件的文件名； flags爲位掩碼，用於指定文件的訪問模式；mode爲位掩碼參數，用於指定文件的訪問權限（可選）。

二、flags位掩碼的標誌分爲文件訪問模式標誌、文件建立標誌、已打開文件的狀態標誌；其中文件訪問模式標誌以下表，這些標誌不能同時使用。

訪問模式	描述
O_RDONLY	以只讀方式打開文件
O_WRONLY	以只寫方式打開文件
O_RDWR	以讀寫方式打開文件

比較經常使用的標誌還有O_APPEND（老是在文件尾部添加數據）、O_CREAT（若是要打開的文件不存在就新建一個空文件）、O_EXCL（與O_CREAT結合使用代表若是文件已經存在，就不會打開文件）。

三、open()函數的錯誤：省略。

read()調用，從文件描述符對應的文件中讀取數據。

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);

fd爲文件描述符；buffer爲存儲數據的緩衝區；count爲最多能讀取的字節數。

成功調用返回實際讀取字節數，遇到文件結束符返回0，出現錯誤返回-1。

PS：要在緩衝區最後添加一個表示終止的空字符。

write()調用，往文件描述符對應的文件寫入數據。

1 #include <unistd.h>
2 
3 ssize_t write(int fd, void *buffer, size_t count);

fd爲文件描述符；buffer爲存儲數據的緩衝區；count爲準備從buffer寫入到文件的數據的字節數。

成功調用返回實際寫入文件的字節數，失敗返回-1。

close()調用，關閉已經打開的文件描述符。

1 #include <unistd.h>
2 
3 int close(int fd);

fd爲文件描述符。

成功調用返回0，失敗返回-1 。

全部類型的文件和設備驅動都實現了相同的I/O接口，因此無需針對特殊的文件編寫代碼。

文件偏移量：讀寫偏移量或指針，是執行下一個read和write操做的文件起始位置（相對與文件頭部起始點）。

lseek()，改變文件偏移量。

1 #include <unistd.h>
2 
3 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

fd爲文件描述符，offset爲偏移量（字節），whence爲代表解釋offset參數的方法。

whence參數：

SEEK_SET	將文件偏移量設置爲從文件頭起始點開始的offset個字節
SEEK_CUR	相對於當前文件偏移量，再加上offset個字節
SEEK_END	將文件偏移量設置爲起始於文件尾部的offset個字節

文件空洞 ：當文件的偏移量大於文件的當前長度時，文件結尾到新寫入數據之間的空間稱爲文件空洞。讀取文件空洞的內容會返回以0填充的緩衝區。

　　　　　「空洞是否佔用磁盤空間由文件系統決定」----《百度百科》

　　　　　「若是空洞的邊界落在塊內，而非剛好落在塊的邊界上，則會分配一個完整的塊來存儲數據，塊中與空洞相關的部分則以空字節填充」----書本提示

練習：

4-1：tee命令是從標準輸入中讀取數據，直至文件結尾，隨後將數據寫入標準輸入和命令行參數所指定的文件。請使用I/O系統調用實現tee命令，默認狀況下，若已存在命令行參數指定文件同名的文件tee命令會將其覆蓋。如文件以存在，請實現-a命令行選項（tee -a file)在文件結尾出追加數據。

 1 /*
 2  * =====================================================================================
 3  *
 4  *       Filename:  my_tee.c
 5  *
 6  *    Description:  tee
 7  *
 8  *        Version:  1.0
 9  *        Created:  2014年03月14日 18時23分04秒
10  *       Revision:  none
11  *       Compiler:  gcc
12  *
13  *         Author:  alan (), alan19920626@gmail.com
14  *   Organization:若是輸入爲my_tee -a會出現錯誤而不是程序自動中止並且報錯！！！！須要改進！！！
15  *
16  * =====================================================================================
17  */
18 
19 #include <sys/stat.h>
20 #include <fcntl.h>
21 #include <ctype.h>
22 #include "tlpi_hdr.h"
23 
24 #define MAX_READ 20
25 
26 int main(int argc, char *argv[]){
27     int fd, opt;
28     char buf[MAX_READ + 1];
29     ssize_t numRead; 
30     off_t offset;
31 
32     if(argc < 2 || strcmp(argv[1], "--help") == 0)
33         usageErr("%s [-a] file");
34 
35     fd = open(argv[argc-1], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);
36     if(fd == -1)
37         errExit("open");
38 
39     offset = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
40     while((opt = getopt(argc, argv, ":a")) != -1){
41         switch(opt){
42             case 'a':
43                 //file = optarg;
44                 offset = lseek(fd, -1, SEEK_END);
45                 break;
46             case '?':
47             default:
48                 fprintf(stderr, "%s option: '-%c' is invalid: ignore\n", argv[0], optopt);
49                 exit(EXIT_FAILURE);
50                 break;
51         }
52     }
53 
54 
55     while((numRead = read(STDIN_FILENO, buf, MAX_READ)) > 0){
56         buf[numRead] = '\0';
57         
58         if(write(STDOUT_FILENO, buf, numRead+1) != (numRead+1))
59             fatal("couldn't write whole buf");
60         if(write(fd, buf, numRead) != (numRead))
61             fatal("couldn't write whole buf");
62     }
63 
64     if(numRead == -1)
65         errExit("read");
66 
67     if(close(fd) == -1)
68         errExit("close file");
69 
70     exit(EXIT_SUCCESS);
71 }

測試：

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat > t1
This is the first line.
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1
This is the first line.
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_tee t1
This is the second line.
This is the second line.
This is the third line.
This is the third line.


lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1
This is the second line.
This is the third line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_tee -a t1
This is the append line.
This is the append line.
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1
This is the second line.
This is the third line.
This is the append line.

4-2：編寫一個相似cp命令的程序，當使用該程序複製一個包含空洞（連續的空字節）的普通文件時，要求目標文件的空的與源文件保持一致。

 1 /*
 2  * =====================================================================================
 3  *
 4  *       Filename:  my_cp.c
 5  *
 6  *    Description:  
 7  *
 8  *        Version:  1.0
 9  *        Created:  2014年04月03日 17時02分43秒
10  *       Revision:  none
11  *       Compiler:  gcc
12  *
13  *         Author:  alan (), alan19920626@gmail.com
14  *   Organization:  
15  *
16  * =====================================================================================
17  */
18 
19 #include <sys/stat.h>
20 #include <fcntl.h>
21 #include <ctype.h>
22 #include "tlpi_hdr.h"
23 
24 #define BUF_SIZE 1024
25 
26 int main(int argc, char *argv[]){
27     int inputFd, outputFd, openFlags;
28     mode_t filePerms;
29     ssize_t numRead;
30     char buf[BUF_SIZE];
31 
32     if(argc != 3 || strcmp(argv[1], "--help") == 0)
33         usageErr("%s old-file new-file\n", argv[0]);
34 
35     inputFd = open(argv[1], O_RDONLY);
36     if(inputFd == -1)
37         errExit("open file %s", argv[1]);
38 
39     openFlags = O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC;
40     filePerms = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH;
41     outputFd = open(argv[2], openFlags, filePerms);
42     if(outputFd == -1)
43         errExit("open file %s", argv[2]);
44 
45     while((numRead = read(inputFd, buf, BUF_SIZE)) > 0)
46         if(write(outputFd, buf, numRead) != numRead)
47             fatal("couldn't write whole buffer");
48     if(numRead == -1)
49         errExit("read");
50     if(close(inputFd) == -1)
51         errExit("close input");
52     if(close(outputFd) == -1)
53         errExit("close output");
54 
55     exit(EXIT_SUCCESS);
56 }

測試：首先經過書本的程序清單提供的seek_io.c來使t2出現空洞。

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t2
This is the first line.
This is the second line.
This is the third line.
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ gcc -o seek_io seek_io.c error_functions.c get_num.c
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./seek_io t2 s100000 wabc
s100000: seek succeeded
wabc: wrote 3 bytes
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t2
This is the first line.
This is the second line.
This is the third line.
abclancelot@debian:~/Code/tlp./seek_io t2 s50000 R5
s50000: seek succeeded
R5: 00 00 00 00 00

能夠看到文件偏移量爲50000的內容爲空字節。。。。。

而後進行復制。

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_cp t2 t3
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ls -l t2 t3
-rw-r--r-- 1 lancelot lancelot 100003  4月  3 17:27 t2
-rw-r--r-- 1 lancelot lancelot 100003  4月  3 17:34 t3
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./seek_io t3 s50000 R5
s50000: seek succeeded
R5: 00 00 00 00 00