UNIX环境高级编程第一章 -- 学习笔记

2021-07-30

大名鼎鼎的APUE 第一章 UNIX基础知识

第一章 UNIX基础知识

1.1 引言

这本书阐述了不同版本的 UNIX 操作系统所提供的服务

1.2 UNIX 体系结构

上图就是UNIX操作系统的架构。内核（kernel）位于系统的最内层，外部只能通过系统调用（system calls）与内核通信。

在系统调用外部是公用函数库（library routines）和 shell ，应用程序既可以使用公用函数库，也可以使用系统调用。 shell 是一个特殊的应用程序，为运行其他应用程序提供了一个接口。

1.3 登录

1.登录名

登录名和用户相关信息存储在 /etc/passwd 文件中，例如我的账户 ming 在该文件中的记录是：

1	ming:x:1003:1000::/home/ming:/bin/bash

该记录由七个被冒号分隔开的字段组成，依次是用户名（ming）、加密口令、账户ID（1003）、所在组ID（1000）、注释字段（空白）、起始目录（/home/ming/）和使用的 shell 程序（/bin/bash）

1.4 文件和目录

1.文件系统

UNIX文件系统是目录和文件的一种层次结构，所有东西的起点都是 根（root）这个目录，符号是 /

目录（directory）是一种文件，它包含了目录项，目录项又包含一个文件名和文件的属性信息，那些属性信息说明了该目录项是文件还是目录、文件的大小及所有者等等。stat 函数可以查看文件的信息结构。

3.路径名

中文版第四页实现了一个简单的 ls 命令

简单的 ls 命令

其中引用了 dirent.h 头文件，在我的电脑上，它位于 /usr/include/dirent.h ，里面定义了打开文件夹，读取文件夹内容需要使用的一些结构体和函数，如 DIR struct dirent opendir() readdir() closedir() 等等

1.5 输入和输出

1. 文件描述符 file descriptor

通常是一个小的非负整数，内核用它来标识一个特定进程正在访问的文件。在读写文件的时候，可以使用这个描述符

2. 标准输入、标准输出和标准错误

standard input，standard output， standard error

这三个都可以使用 > < 重定向

3.不带缓冲的 I/O

函数 open read write lseek close 提供了不带缓冲的 I/O

将标准输入复制到标准输出的程序

1.6 程序和进程

1.程序 program

是一个存储在磁盘上的可执行文件。内核使用 exec 函数将其读入内存并执行。

2. 进程和进程ID

UNIX系统确保每一个进程都有一个唯一的数字标识，称为进程ID process ID

3. 进程控制

主要函数 fork exec waitpid

1.7 出错处理

UNIX系统函数出错时通常会返回一个负值， errno 通常被设置为特定的能够反应为何出错的值。

使用 man 3 errno 查看可以赋值给 errno 的值

C标准定义了两个函数来打印出错信息：

1 2	#include<string.h> char *strerror(int errnum);

strerror(int errnum) 返回 errnum 对应的出错消息的字符串，比如 permission denied

1 2	#include<stdio.h> void perror(const char *msg);

perror 首先打印 msg 然后接一个冒号，然后打印现在 errno 对应的字符消息

使用上述两个函数的示例

出错处理

出错分为两类：致命性的和非致命性的。对于致命性错误，无法执行恢复动作。对于非致命性的错误，典型的恢复操作是延迟一段时间，然后重试。

1.8 用户标识

2. 组ID group ID

组文件 /etc/group 负责把组名（字符串）映射成组ID（数字）

getuid() getgid() 两个函数分别获得现在的用户ID和组ID

1.9 信号

信号是用来向进程传递信息的，告诉它发生了什么。进程接收到信号后有以下三种处理方式：

什么也不干
按默认方式处理。比如对于除数为0这种信号，默认行为是终止进程。
自己提供一个处理函数，对应的信号发生时就调用这个函数进行处理

1.10 时间值

UNIX有两种时间值：

日历时间，记录从1970年1月1日 00:00:00 至今经历的秒数，类型为 size_t
进程时间，度量程序运行的快慢。类型为 clock_t

time 函数可以用来查看程序运行时间

1.11 系统调用 system call 和库函数

man 2 xxx 可以查看系统调用

man 3 xxx 可以查看库函数

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