Linux 高級程序設計, 3/e

目　錄

 

第 1章　Linux下C語言開發環境　1

1.1　Linux操作系統簡介　2

1.1.1　Linux操作系統簡介　2

1.1.2　GNU/Linux簡介　3

1.1.3　相關術語介紹　3

1.2　Linux開發初步　5

1.2.1　Linux下C程序標準　5

1.2.2　庫函數和系統調用　7

1.2.3　在線文檔介紹　8

1.2.4　獲取錯誤信息　9

1.3　部分常用工具簡介　10

1.3.1　tar打包器　10

1.3.2　Linux常用命令及工具　11

1.4　Linux下編碼風格　15

1.4.1　GNU編碼規範　16

1.4.2　Linux內核編碼規範　17

 

第 2章　Linux下C語言開發工具　19

2.1　常用編輯工具　20

2.1.1　VIM編輯器　20

2.1.2　Emacs編輯器　22

2.1.3　Source Insight工具　23

2.2　GCC/GDB編譯調試工具基礎　27

2.2.1　GCC/G++簡單介紹　28

2.2.2　GDB調試工具簡介　30

2.2.3　使用GCC編譯C程序示例　31

2.2.4　使用g++編譯C++程序示例　32

2.2.5　GDB演示示例　33

 

第3章　Linux進程存儲管理　35

3.1　Linux程序存儲結構與進程結構　36

3.1.1　Linux可執行文件結構　36

3.1.2　Linux進程結構　37

3.1.3　C變量及函數存儲類型　39

3.1.4　棧和堆的區別　44

3.1.5　示例：查看代碼中各數據存儲位置　45

3.1.6　常見內存錯誤示例分析　48

3.2　ANSI C動態內存管理　50

3.2.1　內存分配的基本方式　50

3.2.2　示例：為程序申請動態內存空間　50

3.2.3　內存數據管理函數　54

3.3　Valgrind及valkyrie內存管理工具　56

3.3.1　Valgrind介紹　57

3.3.2 Valgrind安裝與使用　59

3.3.3　valgrind圖形化工具Valkyrie　61

3.3.4　內存檢測示例　62

3.4　Linux進程環境及系統限制　64

3.4.1　進程與命令行選項及參數　64

3.4.2　進程與環境變量　69

3.4.3　Linux系統限制　70

3.4.4　Linux時間管理　72

 

第4章　ANSI C文件IO管理　75

4.1　文件及文件流　77

4.1.1　文件與流的基本概念　77

4.1.2　標準流及流主要功能　78

4.1.3　文件流指針　79

4.1.4　緩沖區類型　81

4.1.5　指定流緩沖區　82

4.2　ANSI C文件I/O操作　85

4.2.1　打開關閉文件　85

4.2.2　讀/寫文件流　86

4.2.3　文件流定位　91

4.2.4　實現文件復制操作示例　92

4.3　流的格式化輸入/輸出操作　94

4.3.1　printf/scanf函數分析　94

4.3.2　fprintf/fscanf函數分析　95

4.3.3　sprintf函數分析　96

4.3.4　sscanf函數分析　97

 

第5章　POSIX文件及目錄管理　99

5.1　文件描述符與內核文件表項　100

5.1.1　文件流與文件描述符的區別　100

5.1.2　文件表結構圖　101

5.1.3　文件描述符與文件流的轉換操作　101

5.2　POSIX標準下文件IO管理　103

5.2.1　創建/打開/關閉文件　104

5.2.2　文件控制fcntl　107

5.2.3　讀/寫文件內容　110

5.2.4　使用POSIX IO實現大於2G文件復制　111

5.2.5　文件定位　112

5.2.6　同步內核緩沖區　113

5.2.7　映射文件到內存　114

5.2.8　鎖定/解鎖文件　116

5.3　目錄流基本操作　118

5.3.1　打開/關閉目錄文件　118

5.3.2　讀/寫目錄內容　119

5.3.3　定位目錄位置　121

5.3.4　添加和刪除目錄　121

5.3.5　當前工作路徑操作　122

5.3.6　文件流、目錄流、文件描述符總結　123

5.4　應用案例：遞歸文件目錄復制操作　123

5.4.1　應用需求及流程圖　123

5.4.2　示例代碼　125

 

第6章　普通文件、連接文件及目錄文件屬性管理　128

6.1　Linux文件系統管理　129

6.1.1　Linux下VFS虛擬文件系統　129

6.1.2　ext2文件系統結構　130

6.1.3　目錄文件及常規文件存儲方法　132

6.2　Linux系統下文件類型及屬性　132

6.2.1　Linux文件類型及權限　132

6.2.2　Linux文件類型　133

6.2.3　文件權限修飾位　136

6.2.4　文件訪問權限位　137

6.3　Linux文件屬性管理　138

6.3.1　讀取文件屬性　138

6.3.2　修改文件權限操作　141

6.3.3　修改系統umask值　142

6.3.4　修改文件的擁有者及組　143

6.3.5　用戶名/組名與UID/GID的轉換　144

6.3.6　創建/刪除硬連接　145

6.3.7　符號連接文件特殊操作　146

6.3.8　文件時間屬性修改與時間處理　147

6.4　示例：ls l以排序方式列出目錄信息　149

6.4.1　需求及知識點涵蓋　149

6.4.2　流程及源代碼實現　149

6.5　示例：實現tree系統命令　152

 

第7章　終端及串口編程　156

7.1　終端設備類型　157

7.1.1　實際的物理串口　157

7.1.2　控制台終端　158

7.1.3　虛擬終端　159

7.1.4　當前終端　159

7.2　終端屬性控制　160

7.2.1　讀取/設置終端屬性信息　160

7.2.2　c_cflag終端控制選項　161

7.2.3　c_lflag終端本地選項　163

7.2.4　c_iflag終端輸入選項　165

7.2.5　c_oflag終端輸出選項　166

7.2.6　c_cc[NCCS]終端控制字符　166

7.2.7　IOCTLs控制終端　167

7.2.8　進程與終端　168

7.3　串口編程　169

7.3.1　串口物理設備　169

7.3.2　串口終端基本操作　170

7.3.3　串口編程示例　171

7.4　控制台終端應用基礎　175

7.4.1　終端屬性設置　175

7.4.2　控制命令基本格式　176

7.4.3　從控制台終端獲取信息不回顯　178

 

第8章　Linux進程管理與程序開發　180

8.1　進程環境及進程屬性　181

8.1.1　程序、進程與進程資源　181

8.1.2　進程狀態　182

8.1.3　進程基本屬性　183

8.1.4　進程用戶屬性　187

8.2　進程管理及控制　190

8.2.1　創建進程　190

8.2.2　在進程中運行新代碼　197

8.2.3　回收進程用戶空間資源　201

8.2.4　回收內核空間資源　203

8.2.5　孤兒進程與僵死進程　205

8.2.6　修改進程用戶相關信息　206

8.3　Linux特殊進程　210

8.3.1　守候進程及其創建過程　210

8.3.2　日誌信息及其管理　211

8.3.3　守候進程應用示例　214

 

第9章　進程間通信——管道　216

9.1　進程間通信——PIPE　218

9.1.1　無名管道概念　218

9.1.2　無名管道文件操作的特殊性　218

9.1.3　文件描述符重定向　221

9.1.4　實現who|sort　225

9.1.5　流重定向　226

9.2　進程間通信——FIFO　228

9.2.1　有名管道概念　228

9.2.2　有名管道管理及其特殊性　228

9.2.3　管道基本特點總結　232

 

第 10章　Linux異步信號處理機制　233

10.1　Linux常見信號與處理　234

10.1.1　信號與中斷　234

10.1.2　信號基本概念　236

10.1.3　信號的生命周期　236

10.1.4　發送信號　237

10.2　安裝信號與捕獲信號　242

10.2.1　信號處理辦法　242

10.2.2　signal安裝信號　243

10.2.3　sigaction安裝信號　244

10.2.4　signal的系統漏洞　248

10.3　安裝信號與捕獲信號　250

10.3.1　設置進程屏蔽信號集　250

10.3.2　獲取當前未決的信號　251

10.3.3　信號集合操作　251

10.3.4　信號集合操作應用示例　252

10.4　等待信號　256

10.4.1　pause函數　256

10.4.2　sigsuspend函數　256

10.5　信號應用實例　258

 

第 11章　System V進程間通信　261

11.1　System V IPC基礎　263

11.1.1　key值和ID值　263

11.1.2　擁有者及權限　265

11.2　消息隊列　265

11.2.1　消息隊列IPC原理　265

11.2.2　Linux消息隊列管理　267

11.2.3　消息隊列應用實例　269

11.3　信號量通信機制　273

11.3.1　信號量IPC原理　273

11.3.2　Linux信號量管理操作　274

11.3.3　SEM_UNDO參數的應用　279

11.3.4　使用信號量實現生產消費問題　282

11.4　共享內存　285

11.4.1　共享內存IPC原理　285

11.4.2　Linux共享內存管理　286

11.4.3　共享內存的權限管理示例　287

11.4.4　共享內存處理應用示例　288

 

第 12章　Linux多線程編程　293

12.1　線程基本概念與線程操作　294

12.1.1　線程與進程的對比　294

12.1.2　創建線程　295

12.1.3　線程退出與等待　297

12.1.4　取消線程　299

12.1.5　線程與私有數據　302

12.2　線程同步機制　305

12.2.1　互斥鎖通信機制　305

12.2.2　條件變量通信機制　308

12.2.3　讀寫鎖通信機制　314

12.3　多線程異步管理——信號　319

12.3.1　線程信號管理　319

12.3.2　線程信號應用實例　320

12.4　線程屬性控制　322

12.4.1　獲取線程ID　323

12.4.2　初始化線程屬性對象　324

12.4.3　獲取/設置線程detachstate屬性　325

12.4.4　獲取/設置線程棧相關屬性　326

 

第 13章　Linux Socket網絡編程基礎　328

13.1　網絡通信基礎　329

13.1.1　TCP/IP協議簇基礎　329

13.1.2　IPv4協議基礎　330

13.1.3　點分十進制IP地址與二進制IP地址轉換　333

13.1.4　網絡數據包封包與拆包過程　335

13.1.5　字節順序與大小端問題　340

13.2　BSD Socket網絡通信編程　344

13.2.1　BSD TCP通信編程流程　344

13.2.2　BSD Socket網絡編程API　346

13.3　使用TCP實現簡單聊天程序　351

13.3.1　服務器端代碼分析　352

13.3.2　客戶器端代碼分析　354

13.4　網絡調試工具　356

13.4.1　tcpdump的使用　356

13.4.2　netstat工具使用　359

13.4.3　lsof工具使用　360

 

第 14章　TCP高 級應用　362

14.1　文件I/O方式比較　363

14.2　I/O阻塞與非阻塞操作　364

14.2.1　阻塞與非阻塞基本概念　364

14.2.2　非阻塞應用示例　365

14.3　socket多路復用應用　368

14.3.1　select()與pselect函數介紹　368

14.3.2　poll與ppoll函數　370

14.3.3　多路復用應用示例　371

14.4　控制socket文件描述符屬性　376

14.4.1　set/getsockopt()修改socket屬性　376

14.4.2　fcntl控制socket　379

14.4.3　ioctl控制文件描述符　379

 

第 15章　UDP網絡編程應用　383

15.1　UDP網絡編程基礎　384

15.1.1　UDP網絡通信流程　384

15.1.2　使用AF_INET實現UDP點對點通信示例　385

15.2　UDP廣播通信　388

15.2.1　廣播地址與廣播通信　388

15.2.2　UDP廣播通信示例　390

15.3　UDP組播通信　393

15.3.1　組播地址與組播通信　393

15.3.2　UDP組播應用示例　394

15.4　socket信號驅動　399

15.4.1　異步信號處理機制流程　399

15.4.2　信號驅動方式處理UDP數據　400

15.5　域名與IP信息解析　403

15.5.1　Linux下域名解析過程　403

15.5.2　通過域名返回主機信息　404

15.5.3　通過域名和IP返回主機信息　405

15.5.4　getaddrinfo獲取主機信息　406

 

第 16章　網絡服務器應用設計　410

16.1　迭代服務器設計　411

16.1.1　xinetd服務介紹　411

16.1.2　時間服務器應用　412

16.2　多進程/多線程並發服務器設計　414

16.2.1　多進程實現多客戶端　414

16.2.2　多線程實現多客戶端　418

16.2.3　基於HTTP的多進程並發文件服務器　418

16.3　進程池/線程池服務器設計　428

16.3.1　進程池/線程池服務器模型　428

16.3.2　線程池文件服務器示例　431

 

第 17章　本地通信與原始套接口　440

17.1　sock實現本地進程間通信　441

17.1.1　使用socket實現本地進程通信　441

17.1.2　使用AF_UNIX實現本機數據流　442

17.2　本地socket傳遞文件描述符　445

17.2.1　sendmsg/recvmsg函數　446

17.2.2　傳遞文件描述符示例　446

17.3　原始套應用程序開發　450

17.3.1　原始套接口基本原理　450

17.3.2　原始套接口實現ping應用程序　450

17.3.3　原始套實現DOS攻擊　456

 

第 18章　音頻應用程序開發基礎　459

18.1　WAV音頻文件格式分析　460

18.1.1　數字音頻基本參數　460

18.1.2　WAV音頻文件結構　460

18.1.3　讀出WAV格式文件頭信息　463

18.4.4　MP3文件格式　464

18.2　OSS音頻設備編程　467

18.2.1　OSS音頻設備基本架構　467

18.2.2　OSS音頻編程應用示例　469

18.3　ALSA音頻設備編程　474

18.3.1　ALSA基本架構　474

18.3.2　alsa-libs基本應用　476

18.3.3　ALSA音頻編程示例　481