一起学习unix环境高级编程--unix基础知识（1）

最新推荐文章于 2024-11-07 21:25:32 发布

原创最新推荐文章于 2024-11-07 21:25:32 发布 · 480 阅读

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本文介绍了UNIX系统中的输入输出操作、进程控制、信号处理等基础知识，包括文件描述符的使用、进程ID的概念、线程的理解及出错处理的方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

首先感谢stevens等呕心沥血写出来的神书。谢谢，膜拜大神！以下为小弟学习神书的笔记。

1.5.输入输出

1.文件描述符：一个进程打开，或创建一个文件时，内核会分配一个非负整数标记该文件。对文件的读写就可以使用该文件描述符。

ls > test.text:将输出结果重新定位至文件。注ls将结果输出到屏幕

3、不带缓冲的i/o

open/read/write/lseek等用文件描述符操作。

#include"apue.h"

#define BUFFSIZE 1024

int main(void)
{

int n;
char buf[BUFFSIZE];

while ((n = read(STDIN_FILENO,buf,BUFFSIZE)) >0)
if (write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
err_sys("write error");

if (n <0 )
err_sys("read error");
exit(0);
}

<unistd.h>包含很多unix系统调用函数，也包括变量STDIN_FILENO与STDOUT_FILENO，它们指定了标准输入和输出的文件描述符。

如何输出文件不存在，shell创建它，

./a.out >data ,在屏幕中输入结果，将结果重定位输出到文件，以ctrl+D结束，不是ctrl+c。

./a.out <infile >outfile,将一个文件内容输出到另外一个文件

4.标准i/o

#include"apue.h"

int main(void)
{
int c;
while ((c=getc(stdin)) != EOF)
if (putc(c, stdout) == EOF)
err_sys("output error");

if (ferror(stdin))
err_sys("input error");

exit(0);
}

效果和不带缓冲的i/o一样

区别是，标准i/o不用指定复制文件的大小：fgets函数读取完整的行，read函数读取指定的字节数。

头文件stdio.h包含了所有标准i/o函数的原型。

getc一次读取一个字符，然后putc将字符标准输出，读到最后是getc返回常量EOF，值为-1

1.6程序与进程

1.程序

程序是磁盘上的可执行文件。内核使用exec函数，将程序读入内存，并执行程序。

2.进程和进程ID

进程是正在运行的程序，也可以用任务表示。

内核为每个进程分配唯一的数字标识符，成为进程ID，为一个非负整数

#include"apue.h"

int main(void)
{
printf("hello word from process ID %ld\n",(long)getpid());
exit(0);
}

函数getpid返回pid_t的数据类型。因为不知道具体数值大小故将它强制转换成长整型，用以printf输出。

3.进程控制

#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
    char buf[MAXLINE];
    pid_t pid;
    int   status;

    printf("%%");
    while (fgets(buf ,MAXLINE,stdin)!=NULL)
           {
                if (buf[strlen(buf)-1] == '\n')
                    buf[strlen(buf)-1] ='\0';
                if ((pid =fork()) <0)
                   {
                       err_sys("fork error");
                   }
                 else if (pid ==0)
                      {
                         execlp(buf, buf, (char *)0);
                         err_ret("couldn't execute:%s", buf);
                         exit(127);
                      }
                 if((pid = waitpid(pid, &status, 0))<0)
                    err_sys("waitpid error");
                    printf("%%");
           }
           exit(0);
}

这里用到了exec函数族中的三个进程控制的函数：fork/exec/waitpid。理解了这三个函数的用法。该例子就不难了。

想要输入%自身，需要%%的形式

fgets一次读入一行，当键入ctrl+D时（文件结束符），循环结束

strlen计算字符长度，直到遇到\0.而sizeof计算所占内存的大小。

fgets每行以换行符结束，而execlp函数的参数要求以\0结束。故用0代替

fork函数，创建1个和父进程一模一样的子进程，通过进程号判断父进程/子进程、父进程中返回子进程的进程号，子进程中返回进程号为0.

创建不成功返回负值

子进程中用execlp函数执行新的程序文件，execlp第一个参数，即为输入的命令（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），第二个参数为argv[0]...第三个参数是字符型的空指针。命令执行成功则后面的命令不执行，否则继续执行后面的。

父程序中通过调用waitpid等待子程序的结束，其返回子进程的终止状态（status变量），第一个参数为要等待进程的进程号

4 线程和线程ID

多线程能够充分利用多处理器系统的并行能力

一个进程内所有的线程共享同一地址空间/文件描述符/栈/进程相关的属性。因此各线程访问共同的数据时需要采取同步措施避免不一致

线程也有ID的，但是它只能在所属的进程中起作用。对线程的处理时，需要使用线程ID使用

1.7 出错处理

unix系统函数出错时，通常会返回一个负值（整型变量erron），也有时会返回指向对象的指针，如返回一个NULL指针

对于返回值erron：第一：没有出错，其值不会被清除。第二返回值error不为0

c标准中定义2个函数，用于打印出错信息

char*strerror(int errnum);

将errnum，输出出错的字符串，返回字符串的指针

void perror（const char×msg）；

输出msg指向的字符串：对应error值的出错信息，换行符

#include "apue.h"
#include <errno.h>
int main (int argc, char *argv[])
{
fprintf(stderr, "EACCES: %s\n", strerror(EACCES));
errno = ENOENT;
perror(argv[0]);
exit(0);
}

stderr向屏幕输出

出错恢复：在error.h中分为致命性与非致命性。对于致命性的错误，无法执行恢复动作，最多在屏幕上打印一条出错信息。然后退出。

对于非致命性的错误，出错是暂时的。

用户表示

1 用户ID

用户ID在口令登录文件中是一个数值，用来表示不同的用户。用户不能更改自己的ID。ID为0的为根用户，或超级用户，登录名为root

mac os x客户端是不能打开超级用户的，仅能在服务器版本使用。

2 组ID

组ID也是由系统管理员在分配用户名时，分配的。多个用户ID具有相同的组ID。

同组中不同的成员允许共享资源。组文件会将组名映射为组ID。

检验用户权限时，字符串之间的比较比整型数更耗时间，但是对用户来说，使用名字更方便，所以口令文件包含登陆名与用户ID的映射关系。

#include "apue.h"

int main(void)
{
printf("uid = %d, gid = %d\n",getuid(), getgid());
exit(0);
}
getuid与getgid分别获取组ID与用户ID

3.附属组ID

1个用户可以属于多个附属组

1.9信号

信号用于通知进程发生了某种情况。

进程有3种处理信号的方式：

1.忽略信号：

2.按系统默认方式处理：终止进程

3.捕捉该信号：键盘上可以产生2种信号：中断键（ctrl+c或delete）退出键（ctrl+\),用于中断进程

第二种是：调用kill函数：在一个进程中调用此函数，可以向另一进程发送一个信号。使用这种方法只能以该进程拥有者或超级用户的方式。

捕捉信号调用signal函数。

#include "apue.h"
#include <sys/wait.h>

static void sig_int(int);

int main(void)
{
char buf[MAXLINE];
pid_t pid;
int status;

if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR)
   err_sys("signal error");

printf("%% ");
while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) !=NULL)
      {
           if (buf[strlen(buf)-1] =='\n')
               buf[strlen(buf) -1]=0;

           if ((pid = fork()) <0)
              {
                  err_sys("fork error");
              }
            else if (pid == 0)
                 {
                    execlp(buf, buf, (char*)0);
                    err_ret("couldn't execute:%s",buf);
                    exit(127);
                 }

            if ((pid = waitpid(pid, &status ,0)) <0)
               err_sys("waitpid error");
            printf("%% ");
      }
      exit(0);
}
void sig_int(int signo)
{
printf("interrupt:%% ");
}