《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记1

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最近这一个月在看《Linux/Unix系统编程手册》，在学习关于Linux的系统编程。之前学习Linux的时候就打算写关于Linux的学习记录，因为觉得自己学得不好，老是写不出东西。但是现在觉得学习记录应该坚持写，慢慢就会有收获，坚持写才可以锻炼自己的表达能力。

《Linux/Unix系统编程手册》这本书的评价很高，但是个人觉得翻译得不太好。其实终究是因为自己的英文阅读能力太差和没什么钱，只能看翻译版。看了接近一个月，觉得这本书介绍的接口很详细，程序清单基本会提及到介绍的接口。个人觉得作为入门书应该是可以的，起码看完一遍会有初步的认识，而且作为参考手册也不错。打算看完这本书之后，继续学习《UNIX环境高级编程》，学无止境。

第1章：

介绍了一些历史，关于Linux、Unix和C；还有一些标准POSIX、SUS

第2章：

介绍Linux和Unix的一些基本概念。

1.操作系统的两个含义：一，包含管理和分配计算机资源的核心层软件和附带的所有标准软件；二，仅仅指管理和分配计算机资源的核心层软件。

2.内核的作用：进程调度、内存管理、文件系统、创建和终止进程、对设备的访问、联网、提供API。其实就是抽象，用户通过内核来使用硬件，而不用直接与硬件打交道。

3.用户态和内核态。

。。。。。。。。。。。。。。。。还有一堆的概念。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第3章

介绍系统编程的概念。

系统调用（systerm calls）是用户程序与操作系统之间的接口，系统调用在内核态。库函数（library functions），一些库函数是通过系统调用来实现，好处是提供了比底层系统调用更方便的接口。

还有本书的代码所需的一些函数、头文件。。。。。。。。。。。

见链接：http://www.man7.org/tlpi/

第4章

介绍了文件I/O。

文件描述符，用来表示已经打开的文件（所有类型），是一非负整数。最基本的文件描述符0（标准输入）、1（标准输出）、2（标准错误）。

I/O操作：首先通过调用open获取一个文件描述符，再对该文件描述符进行read或者write操作，最后使用close释放文件描述符和相关资源。

open()调用，打开一个文件或者创建一个文件。

 #include <sys/stat.h>

 #include <fcntl.h>

 int open(const char *pathname, int flags, .../* mode_t mode */);

成功调用返回文件描述符，失败返回-1；

1、pathname为打开文件的文件名； flags为位掩码，用于指定文件的访问模式；mode为位掩码参数，用于指定文件的访问权限（可选）。

2、flags位掩码的标志分为文件访问模式标志、文件创建标志、已打开文件的状态标志；其中文件访问模式标志如下表，这些标志不能同时使用。

访问模式	描述
O_RDONLY	以只读方式打开文件
O_WRONLY	以只写方式打开文件
O_RDWR	以读写方式打开文件

比较常用的标志还有O_APPEND（总是在文件尾部添加数据）、O_CREAT（如果要打开的文件不存在就新建一个空文件）、O_EXCL（与O_CREAT结合使用表明如果文件已经存在，就不会打开文件）。

3、open()函数的错误：省略。

read()调用，从文件描述符对应的文件中读取数据。

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);

fd为文件描述符；buffer为存储数据的缓冲区；count为最多能读取的字节数。

成功调用返回实际读取字节数，遇到文件结束符返回0，出现错误返回-1。

PS：要在缓冲区最后添加一个表示终止的空字符。

write()调用，往文件描述符对应的文件写入数据。

 #include <unistd.h>

 ssize_t write(int fd, void *buffer, size_t count);

fd为文件描述符；buffer为存储数据的缓冲区；count为准备从buffer写入到文件的数据的字节数。

成功调用返回实际写入文件的字节数，失败返回-1。

close()调用，关闭已经打开的文件描述符。

 #include <unistd.h>

 int close(int fd);

fd为文件描述符。

成功调用返回0，失败返回-1 。

所有类型的文件和设备驱动都实现了相同的I/O接口，所以无需针对特殊的文件编写代码。

文件偏移量：读写偏移量或指针，是执行下一个read和write操作的文件起始位置（相对与文件头部起始点）。

lseek()，改变文件偏移量。

 #include <unistd.h>

 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

fd为文件描述符，offset为偏移量（字节），whence为表明解释offset参数的方法。

whence参数：

SEEK_SET	将文件偏移量设置为从文件头起始点开始的offset个字节
SEEK_CUR	相对于当前文件偏移量，再加上offset个字节
SEEK_END	将文件偏移量设置为起始于文件尾部的offset个字节

文件空洞 ：当文件的偏移量大于文件的当前长度时，文件结尾到新写入数据之间的空间称为文件空洞。读取文件空洞的内容会返回以0填充的缓冲区。

　　　　　“空洞是否占用磁盘空间由文件系统决定”----《百度百科》

　　　　　“如果空洞的边界落在块内，而非恰好落在块的边界上，则会分配一个完整的块来存储数据，块中与空洞相关的部分则以空字节填充”----书本提示

练习：

4-1：tee命令是从标准输入中读取数据，直至文件结尾，随后将数据写入标准输入和命令行参数所指定的文件。请使用I/O系统调用实现tee命令，默认情况下，若已存在命令行参数指定文件同名的文件tee命令会将其覆盖。如文件以存在，请实现-a命令行选项（tee -a file)在文件结尾出追加数据。

 /*

  * =====================================================================================

  *

  *       Filename:  my_tee.c

  *

  *    Description:  tee

  *

  *        Version:  1.0

  *        Created:  2014年03月14日 18时23分04秒

  *       Revision:  none

  *       Compiler:  gcc

  *

  *         Author:  alan (), alan19920626@gmail.com

  *   Organization:如果输入为my_tee -a会出现错误而不是程序自动停止而且报错！！！！需要改进！！！

  *

  * =====================================================================================

  */

 #include <sys/stat.h>

 #include <fcntl.h>

 #include <ctype.h>

 #include "tlpi_hdr.h"

 #define MAX_READ 20

 int main(int argc, char *argv[]){

     int fd, opt;

     char buf[MAX_READ + ];

     ssize_t numRead;

     off_t offset;

     if(argc <  || strcmp(argv[], "--help") == )

         usageErr("%s [-a] file");

     fd = open(argv[argc-], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH);

     if(fd == -)

         errExit("open");

     offset = lseek(fd, , SEEK_SET);

     while((opt = getopt(argc, argv, ":a")) != -){

         switch(opt){

             case 'a':

                 //file = optarg;

                 offset = lseek(fd, -, SEEK_END);

                 break;

             case '?':

             default:

                 fprintf(stderr, "%s option: '-%c' is invalid: ignore\n", argv[], optopt);

                 exit(EXIT_FAILURE);

                 break;

         }

     }

     while((numRead = read(STDIN_FILENO, buf, MAX_READ)) > ){

         buf[numRead] = '\0';

         if(write(STDOUT_FILENO, buf, numRead+) != (numRead+))

             fatal("couldn't write whole buf");

         if(write(fd, buf, numRead) != (numRead))

             fatal("couldn't write whole buf");

     }

     if(numRead == -)

         errExit("read");

     if(close(fd) == -)

         errExit("close file");

     exit(EXIT_SUCCESS);

 }

测试：

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat > t1

This is the first line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1

This is the first line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_tee t1

This is the second line.

This is the second line.

This is the third line.

This is the third line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1

This is the second line.

This is the third line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_tee -a t1

This is the append line.

This is the append line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t1

This is the second line.

This is the third line.

This is the append line.

4-2：编写一个类似cp命令的程序，当使用该程序复制一个包含空洞（连续的空字节）的普通文件时，要求目标文件的空的与源文件保持一致。

 /*

  * =====================================================================================

  *

  *       Filename:  my_cp.c

  *

  *    Description:

  *

  *        Version:  1.0

  *        Created:  2014年04月03日 17时02分43秒

  *       Revision:  none

  *       Compiler:  gcc

  *

  *         Author:  alan (), alan19920626@gmail.com

  *   Organization:

  *

  * =====================================================================================

  */

 #include <sys/stat.h>

 #include <fcntl.h>

 #include <ctype.h>

 #include "tlpi_hdr.h"

 #define BUF_SIZE 1024

 int main(int argc, char *argv[]){

     int inputFd, outputFd, openFlags;

     mode_t filePerms;

     ssize_t numRead;

     char buf[BUF_SIZE];

     if(argc !=  || strcmp(argv[], "--help") == )

         usageErr("%s old-file new-file\n", argv[]);

     inputFd = open(argv[], O_RDONLY);

     if(inputFd == -)

         errExit("open file %s", argv[]);

     openFlags = O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC;

     filePerms = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH;

     outputFd = open(argv[], openFlags, filePerms);

     if(outputFd == -)

         errExit("open file %s", argv[]);

     while((numRead = read(inputFd, buf, BUF_SIZE)) > )

         if(write(outputFd, buf, numRead) != numRead)

             fatal("couldn't write whole buffer");

     if(numRead == -)

         errExit("read");

     if(close(inputFd) == -)

         errExit("close input");

     if(close(outputFd) == -)

         errExit("close output");

     exit(EXIT_SUCCESS);

 }

测试：首先通过书本的程序清单提供的seek_io.c来使t2出现空洞。

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t2

This is the first line.

This is the second line.

This is the third line.

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ gcc -o seek_io seek_io.c error_functions.c get_num.c

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./seek_io t2 s100000 wabc

s100000: seek succeeded

wabc: wrote  bytes

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ cat t2

This is the first line.

This is the second line.

This is the third line.

abclancelot@debian:~/Code/tlp./seek_io t2 s50000 R5

s50000: seek succeeded

R5:

可以看到文件偏移量为50000的内容为空字节。。。。。

然后进行复制。

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_cp t2 t3

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ls -l t2 t3

-rw-r--r--  lancelot lancelot   4月   : t2

-rw-r--r--  lancelot lancelot   4月   : t3

lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./seek_io t3 s50000 R5

s50000: seek succeeded

R5:

可以看到两个文件的大小相同，而且从t3文件偏移量为50000开始读取5个字节都为空字节。

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