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Unix Programming

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书籍

  • Adcanced Progamming in the UNIX Environment (Second Edition) —W.Richard Stevens , Stephen A. Rago

  • Advanced UNIX Programming (Second Edition) —Marc J. Rochking

  • Linux 程序员手册 通过 man 命令可查看

参考

  1. [www.unix.org] (http://www.unix.org)
    下载好的2013版html susv4
    04版 susv3
    suv3在线查看


2. c 语言： C A reference manual 3. c++ The C++ Programming Language

UNIX 高级环境编程的内容

  1. 系统调用接口

  2. (标准C)库函数

两本书中,有一本只准备讲系统调用,而故意忽略标准Ｃ库函数.那么系统掉调用和库函数的区别在哪儿呢?

  • 各种版本的UNIX 实现都提供了定义明确、数量有限、可直接进入内核的入口点。这些入口点就称为系统调用（System Call）
  • UNIX 为每个系统调用在标准Ｃ库中设置一个具有同样名字的函数，这些函数可能会调用一个或多个系统调用。
  • 系统调用会产生两次模式切换（用户—内核，内核拥有最高级别权限）,但是不一定会产生上下文切换?wiki
  • 而库函数调用本身不会产生模式切换,因为它工作在用户模式.不过如果该库函数调用系统调用,则会产生.
  • 系统调用通常提供一种最小接口,而库函数通常提供比较复杂的功能.
  • POSIX 标准中包含 ISO C.
  • 几个例子说明系统调用和库函数的区别:(UNIX高级环境编程)
    1. malloc 存储器分配函数调用了 sbrk 系统调用实现了一种特定的存储分配方式,不过你也可以用 sbrk 实现其他的存储分配方式
    2. UNIX 系统只提供一个获取时间的系统调用,该系统调用返回国际标准时间 1970.1.1 零点以来经过的所有秒数,而各种库函数则可以对这个数值进行各种解释,如转换为人类可读的形式,或者夏時制算法等等.

unix 标准化

  • ISO C

ISO: International Organizaition for Standardization 国际标准化组

提供Ｃ 程序的可移植性,使其适合于大量不同操作系统 定义了Ｃ 程序语言的设计语法和语义 及 其标准库

  • IEEE POSIX

IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers 电子与电气工程师协会

POSIX: Portable Operating System Interface 可移植操作系统接口 X表示对ＵＮＩＸ API 的传承

提高应用程序在各ＵＮＩＸ 系统环境之间的可移植性. 定义了遵从ＰＯＳＩＸ 的操作系统所必须提供的各种服务.

  • Single UNIX Specification 单一UNIX 规范 ,是POSIX.1 标准的一个超集. 亦称(XSI) X/Open System Interface

UNIX 基础之 文件系统

  • 文件类别:
    • 常规文件
    • 目录
    • 符号连接
    • 特殊文件
    • 命名管道(FIFO)
    • 套接字文件(socket)

文件 I/O (不带缓冲的I/O)

不带缓冲: 每个read 和 write 都调用内核中的一个系统调用

  • 内容:
    • open
    • create
    • close
    • lseek
    • read
    • write
    • dup dup2
    • sync fsync fdatasync
    • fcntl
    • ioctl

文件描述符
内核使用 文件描述符 来引用打开的文件，文件描述符是一个整数
— 当系统 打开一个现有文件或者创建一个新的文件时（open ，create），内核向进程返回一个文件描述符。
— 当读或写一个文件时，将标识一个文件的文件描述符作为参数传递给read 或 write

open

#inlcude <fcntl.h>

int open(const char * path, int oflag, .../* mode_t mode */);
int openat(int fd, const char * path, int oflag, ...);// relative to directory file descriptor

文件和文件描述符之间的连接桥梁，它会创建一个打开的文件描述符，该文件描述符关联这个打开的文件。文件描述符被用于其他IO 功能中引用文件。 默认的文件偏移别设置在文件的开始处

path — points to a pathname nameing the file
oflag — file status flags and file access modes of the open file description shall be set according to the value of oflag

Vlaues of oflags (bitwise-inclusive OR of flags , defined in fcntl.h)
Application shall specify exactly one of the first five(susv4) or three(susv3) values (file access modes) below in the value of oflag:

  • 三个必选其一的 access mode ：

    • O_RDONLY
    • O_RDWR — Open for reading and writing, The result is undefined if this flag is applied to a FIFO(命名管道)
    • O_WRONLY

  • add in susv4

    • O_EXEC — Open for execute only (non-directory files), the result is unspecified if this flag is applied to a directory.
    • O_SEARCH — open directory for search only, The result is unspecified if the flag is applied to a non-directory file.

  • 可选组合：

    • O_APPEND — if set , the file offset shall be set to the end of the file prior to each write. （如果设置的话， 文件偏移会被设置到文件末尾）
    • O_CLOEXEC — if set, FD_CLOEXEC flag for the new file descriptor shall be set
    • O_CREATE — If file exists, this flag has no effect except as noted under O_EXCL below. Otherwise, the file shall be create; the user ID of the file shall be set to the effective user ID of the process ; the group ID of the file shall be set to the group ID of the file’s parent directory or to the effective group ID of the process; and the access permisssion bits (see sys/stat.h) of the file mode shall be set to the value of the argument following oflag taken as type mode_t modified as follow: a bitwise AND is performed on the file-mode bits and the corresponding bits in the complement of the process’s file mode bits creationg mask is set are cleared . When bits other than the file permission bits are set, the effect if unspecified. the argument following the oflag does not affect whether the file is open for reading, writing, or for both. Implementions shall provide a way to initailize the file’s group ID to the group ID of the parent directory.Implementations may , but need not , provider an implementation-defined way to initialize the file’s group ID to the effective group ID of the calling process.
    • O_DIRECTORY — IF path resolves to a non-directory file , fail and set errno to [ENOTDIR]
    • O_DSYNC — Write I/O operations on the file descriptor shall complete ad defined by synchronized I/O data integrity completion. 使每次I/O 等待物理I/O 操作完成，但是如果写操作并不影响读取刚写入的数据，则不等待文件属性被更新。
    • O_EXCL —

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