UNIX/LINUX C总结

Unix/linux  C（uc）与标准C语言最大的区别在于，标准C只是一种编程语言，而在此基础上还依赖于具体的操作系统，脱离了unix/linux系统的uc在其他地方可能不被识别。

（1）Unix/Linux系统的基本概述

用gcc将源文件翻译为可执行文件过程：

  预处理：主要宏替换，头文件替换。

宏替换：#define用一个自定义的量代替一个数，如果要修改这个量的值，只要在最初的定义处修改即可。同时也定义了一些预定义宏：

__FILE__  -主要用于获取当前文件名%s
     __LINE__  -主要用于获取当前宏所在的行号 %d
     __DATE__  -主要用于获取日期信息  %s
     __TIME__  -主要用于获取时间信息  %s
头文件替换：#include “a.h”表示先从当前程序所在目录开始寻找，然后去系统默认目录，#include <a.h>表示表示从系统默认所在目录开始寻找。

预处理指令：全部都以#开头

#pragma GCC dependency 文件名
         =>表示当前文件依赖于指定的文件名，如果指定文件名的最后一次修改时间晚于当前文件，则产生警告信息

#pragma pack（整数n）超过4按4计算
       =>主要用于设置对齐和补齐方式
         #warining 字符串 
  => 表示产生一个警告信息
         #error 字符串
  => 表示产生一个错误信息
编译：检查语法的错误，同时将源文件翻译为汇编文件.s

           汇编：将汇编文件转化为目标文件.o

链接：若编译时遇到调用其他文件的函数或变量时，会留下一个接口，链接部分则是找到这些接口要调用的函数或变量所在位置，将这些目标文件整合到一起，转化为可执行文件。

库文件：

             一般为了调用者或者使用者的方便，会将完成一个具体功能是所有.o文件打包成一个库，调用或使用时只需要这个库文件和其对应的头文件即可。库文件分为两种：静态库和动态共享库。

              静态库：使用这个库也就是链接时，如果要调用其他文件的函数或变量，会直接拷贝过来，所以目标文件会很大，但是运行时可以脱离静态库，不需要各种跳转。

              动态共享库：使用这个库也就是链接时，如果要调用其他文件的函数或变量，会将要调用的函数或变量所在的地址拷贝过来，所以目标文件小，但是运行时不能脱离这个库，要各种跳转。可通过dlopen函数打开/加载共享库，dlsym函数在共享库中查找指定的函数地址信息。

函数出错：

1.对于返回值为int的函数，返回值是负数则代表出错，所以如果int型函数要返回一个负数值一般通过一个指针带出去，而返回值只表示是否出错，-1为出错，0为正常，返回值是指针则NULL表示出错，正确则是要返回的地址。

2.#include<error.h> errno是一个int型的全局变量，当程序运行出错会自动将出错原因序号值赋给errno。可以通过sterror（errno）输出对应errno的出错原因，也可以直接用perror（char *s）打印出&s：最近一次出错原因

         main函数的原型：
int main(int argc,char* argv[]) 可以外部设定运行这个程序时的命令行参数值和每一个参数的位置
（2）Unix/Linux系统下的内存管理技术

         在对文件的打开，读，写这些操作中，标C与uc相比效率更高，因为标C有标准输入输出的缓冲区，对于uc是用文件描述符来进行读写，文件描述符是一个整数，它在内核里对应着一个文件表，存储了当前文件的各种信息，当close（）时是将该整数与文件表关系脱离，如果该文件表不再对应任何一个文件描述符则删除。

         文件描述符是从3开始，0,1,2分别代表标准输入输出和标准错误。

         利用fcntl函数可以对该文件描述符复制，获取状态，实现文件锁。
（3）Unix/Linux系统下的进程管理

程序最开始只有一个进程，也就是父进程运行，当遇到fork（）函数时会创建一个新的进程叫子进程，同时fork之后的程序会由父进程和子进程同时开始执行，但我们当然希望他们分工干不同的事情，因此通过fork之后的返回值来判断是父进程还是子进程，若为0，则表示当前是子进程，若不为0则表示当前是父进程，同时返回的值表示子进程的进程号，PID表示进程编号，用getpid函数获取。

使用fork创建的子进程，会将父进程的内存区域除了代码区复制一遍，因此子进程的运行是在fork之前的运行结果基础之上开始的，但是之后子进程和父进程分别有各自的内存区域，除了代码区会共享。

父进程可利用wait函数来挂起当前进程，直到一个子进程结束并返回子进程结束运行状态。

Vfork（）函数与fork（）的区别是创建的子进程会直接占用父进程的内存区域而不是复制，导致父进程暂时挂起，一般与exec系列的函数搭配使用让子进程去执行一个别的程序，成为一个全新的进程，同时解除父进程的阻塞状态。如果用fork+exec则要复制一遍内存区域，而对于马上执行其他程序的子进程来说是多此一举。
（4）Unix/Linux系统下的信号处理

信号本质上来说就是一种软件中断，信号可以通过键盘（Ctrl+C等等）、程序出错（段错误信号11 SIGSEGV）、特定发送信号的函数（kill（），sleep（）等等）来发出，信号是异步的，对于程序而言并不知道什么时候信号会到来，但一旦收到一个信号会立即进行处理。处理的方式有三种，默认处理（终止程序）、忽略处理、自定义处理（运行特定的函数），可通过signal函数进行设定。也可通过特定函数将所有信号屏蔽，待恢复之后再查看屏蔽期间收到过的信号。
（5）Unix/Linux系统下的进程间的通信

重点：

通信的主要方式

（1）文件

（2）信号

（3）管道

（4）共享内存

（5）消息队列（重点）

（6）信号量集      

（7）网络通信（重点）

1.文件

         多个进程可通过访问同一个文件来进行通信

2.信号

         不同进程间可通过kill（）函数等向其他进程发送信号

3.管道

         管道的本质还是文件，分为有名管道（任意通信）和无名管道（父子进程间通信）

         有名管道：  mkfifo a.pipe（创建管道）

                                     echo hello > a.pipe(数据不能写进去)

另外一个中断中输入：

                                     cat a.pipe（数据传递到这里）

                                因此管道实际上并不能存储数据，它只是一个传递数据的通道

无名管道：int pipe(intpipefd[2])返回两个文件描述符，其中pipefd[0]表示是读端，pipefd[1]表示是写端。

4.共享内存

                   本质上是内核维护的一块内存区域，两个进程可以共同使用这一块内存区域来进行通信。过程开始与消息队列类似要生成一个key值，通过key值创建或获取共享内存地址，用shmat（）函数将共享内存地址挂接到本进程地址空间上，使用完毕后要脱接。

5.消息队列

                   将消息放到消息队列中后，由其他进程进行读取，这个消息队列会一直持续到内核重启，如何获取消息队列是通过key值，双方通过约定一个文件路径和ID号，用ftok（）来生成一个相同key值，通过该key值就能用msgget（）函数获取到消息队列号，类似于文件描述符，双方可通过该消息队列进行通信。

6.信号量集

                   信号量集本质上是一个计数器，多个进程要同时访问一个共享资源时，可设定一个信号量集表示当前可访问共享资源的进程数，每当有一个进程要访问资源，该信号减1，当一个进程访问完毕该信号加1，当该信号变为0时表示访问该资源的进程数已达最大值，要等待。

7.网络通信

                   常用的网络协议：

         TCP：传输控制协议，面向连接的协议，类似于打电话

         UDP：用户数据报协议，非面向连接的协议，类似于发短信

IP：通过IP可以定位到具体的一台电脑

端口：通过端口号可定位到这台电脑上的一个具体运行的进程

Socket：参考上篇博客

（6）Unix/Linux系统下的多线程编程

                   线程隶属于进程，进程是重量级单位，每当创建一个新的进程要新开辟一块内存，每个进程有独立的内存区域，而线程是轻量级单位，新创建的线程共享内存资源，但每个线程都有独立的栈区。多个线程相互独立又相互影响，当访问同一个文件时一般采用互斥锁。