最近這一個月在看《Linux/Unix系統編程手冊》，在學習關於Linux的系統編程。之前學習Linux的時候就打算寫關於Linux的學習記錄，因為覺得自己學得不好，老是寫不出東西。但是現在覺得學習記錄應該堅持寫，慢慢就會有收獲，堅持寫才可以鍛煉自己的表達能力。
《Linux/Unix系統編程手冊》這本書的評價很高，但是個人覺得翻譯得不太好。其實終究是因為自己的英文閱讀能力太差和沒什么錢，只能看翻譯版。看了接近一個月，覺得這本書介紹的接口很詳細，程序清單基本會提及到介紹的接口。個人覺得作為入門書應該是可以的，起碼看完一遍會有初步的認識，而且作為參考手冊也不錯。打算看完這本書之后，繼續學習《UNIX環境高級編程》，學無止境。
第1章：
介紹了一些歷史，關於Linux、Unix和C；還有一些標准POSIX、SUS
第2章：
介紹Linux和Unix的一些基本概念。
1.操作系統的兩個含義：一，包含管理和分配計算機資源的核心層軟件和附帶的所有標准軟件；二，僅僅指管理和分配計算機資源的核心層軟件。
2.內核的作用：進程調度、內存管理、文件系統、創建和終止進程、對設備的訪問、聯網、提供API。其實就是抽象，用戶通過內核來使用硬件，而不用直接與硬件打交道。
3.用戶態和內核態。
。。。。。。。。。。。。。。。。還有一堆的概念。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
第3章
介紹系統編程的概念。
系統調用（systerm calls）是用戶程序與操作系統之間的接口，系統調用在內核態。庫函數（library functions），一些庫函數是通過系統調用來實現，好處是提供了比底層系統調用更方便的接口。
還有本書的代碼所需的一些函數、頭文件。。。。。。。。。。。
第4章
介紹了文件I/O。
文件描述符，用來表示已經打開的文件（所有類型），是一非負整數。最基本的文件描述符0（標准輸入）、1（標准輸出）、2（標准錯誤）。
I/O操作：首先通過調用open獲取一個文件描述符，再對該文件描述符進行read或者write操作，最后使用close釋放文件描述符和相關資源。
open()調用，打開一個文件或者創建一個文件。
1 #include <sys/stat.h> 2 #include <fcntl.h> 3 4 int open(const char *pathname, int flags, .../* mode_t mode */);
成功調用返回文件描述符，失敗返回-1；
1、pathname為打開文件的文件名； flags為位掩碼，用於指定文件的訪問模式；mode為位掩碼參數，用於指定文件的訪問權限（可選）。
2、flags位掩碼的標志分為文件訪問模式標志、文件創建標志、已打開文件的狀態標志；其中文件訪問模式標志如下表，這些標志不能同時使用。
| 訪問模式 | 描述 |
| O_RDONLY | 以只讀方式打開文件 |
| O_WRONLY | 以只寫方式打開文件 |
| O_RDWR | 以讀寫方式打開文件 |
比較常用的標志還有O_APPEND（總是在文件尾部添加數據）、O_CREAT（如果要打開的文件不存在就新建一個空文件）、O_EXCL（與O_CREAT結合使用表明如果文件已經存在，就不會打開文件）。
3、open()函數的錯誤：省略。
read()調用，從文件描述符對應的文件中讀取數據。
#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buffer, size_t count);
fd為文件描述符；buffer為存儲數據的緩沖區；count為最多能讀取的字節數。
成功調用返回實際讀取字節數，遇到文件結束符返回0，出現錯誤返回-1。
PS：要在緩沖區最后添加一個表示終止的空字符。
write()調用，往文件描述符對應的文件寫入數據。
1 #include <unistd.h> 2 3 ssize_t write(int fd, void *buffer, size_t count);
fd為文件描述符；buffer為存儲數據的緩沖區；count為准備從buffer寫入到文件的數據的字節數。
成功調用返回實際寫入文件的字節數， 失敗返回-1。
close()調用，關閉已經打開的文件描述符。
1 #include <unistd.h> 2 3 int close(int fd);
fd為文件描述符。
成功調用返回0，失敗返回-1 。
所有類型的文件和設備驅動都實現了相同的I/O接口，所以無需針對特殊的文件編寫代碼。
文件偏移量：讀寫偏移量或指針，是執行下一個read和write操作的文件起始位置（相對與文件頭部起始點）。
lseek()，改變文件偏移量。
1 #include <unistd.h> 2 3 off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
fd為文件描述符，offset為偏移量（字節），whence為表明解釋offset參數的方法。
whence參數：
| SEEK_SET | 將文件偏移量設置為從文件頭起始點開始的offset個字節 |
| SEEK_CUR | 相對於當前文件偏移量，再加上offset個字節 |
| SEEK_END | 將文件偏移量設置為起始於文件尾部的offset個字節 |
文件空洞 ：當文件的偏移量大於文件的當前長度時，文件結尾到新寫入數據之間的空間稱為文件空洞。讀取文件空洞的內容會返回以0填充的緩沖區。
“空洞是否占用磁盤空間由文件系統決定”----《百度百科》
“如果空洞的邊界落在塊內，而非恰好落在塊的邊界上，則會分配一個完整的塊來存儲數據，塊中與空洞相關的部分則以空字節填充”----書本提示
練習：
4-1：tee命令是從標准輸入中讀取數據，直至文件結尾，隨后將數據寫入標准輸入和命令行參數所指定的文件。請使用I/O系統調用實現tee命令，默認情況下，若已存在命令行參數指定文件同名的文件tee命令會將其覆蓋。如文件以存在，請實現-a命令行選項（tee -a file)在文件結尾出追加數據。
1 /* 2 * ===================================================================================== 3 * 4 * Filename: my_tee.c 5 * 6 * Description: tee 7 * 8 * Version: 1.0 9 * Created: 2014年03月14日 18時23分04秒 10 * Revision: none 11 * Compiler: gcc 12 * 13 * Author: alan (), alan19920626@gmail.com 14 * Organization:如果輸入為my_tee -a會出現錯誤而不是程序自動停止而且報錯！！！！需要改進！！！ 15 * 16 * ===================================================================================== 17 */ 18 19 #include <sys/stat.h> 20 #include <fcntl.h> 21 #include <ctype.h> 22 #include "tlpi_hdr.h" 23 24 #define MAX_READ 20 25 26 int main(int argc, char *argv[]){ 27 int fd, opt; 28 char buf[MAX_READ + 1]; 29 ssize_t numRead; 30 off_t offset; 31 32 if(argc < 2 || strcmp(argv[1], "--help") == 0) 33 usageErr("%s [-a] file"); 34 35 fd = open(argv[argc-1], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH); 36 if(fd == -1) 37 errExit("open"); 38 39 offset = lseek(fd, 0, SEEK_SET); 40 while((opt = getopt(argc, argv, ":a")) != -1){ 41 switch(opt){ 42 case 'a': 43 //file = optarg; 44 offset = lseek(fd, -1, SEEK_END); 45 break; 46 case '?': 47 default: 48 fprintf(stderr, "%s option: '-%c' is invalid: ignore\n", argv[0], optopt); 49 exit(EXIT_FAILURE); 50 break; 51 } 52 } 53 54 55 while((numRead = read(STDIN_FILENO, buf, MAX_READ)) > 0){ 56 buf[numRead] = '\0'; 57 58 if(write(STDOUT_FILENO, buf, numRead+1) != (numRead+1)) 59 fatal("couldn't write whole buf"); 60 if(write(fd, buf, numRead) != (numRead)) 61 fatal("couldn't write whole buf"); 62 } 63 64 if(numRead == -1) 65 errExit("read"); 66 67 if(close(fd) == -1) 68 errExit("close file"); 69 70 exit(EXIT_SUCCESS); 71 }
測試：
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：編寫一個類似cp命令的程序，當使用該程序復制一個包含空洞（連續的空字節）的普通文件時，要求目標文件的空的與源文件保持一致。
1 /* 2 * ===================================================================================== 3 * 4 * Filename: my_cp.c 5 * 6 * Description: 7 * 8 * Version: 1.0 9 * Created: 2014年04月03日 17時02分43秒 10 * Revision: none 11 * Compiler: gcc 12 * 13 * Author: alan (), alan19920626@gmail.com 14 * Organization: 15 * 16 * ===================================================================================== 17 */ 18 19 #include <sys/stat.h> 20 #include <fcntl.h> 21 #include <ctype.h> 22 #include "tlpi_hdr.h" 23 24 #define BUF_SIZE 1024 25 26 int main(int argc, char *argv[]){ 27 int inputFd, outputFd, openFlags; 28 mode_t filePerms; 29 ssize_t numRead; 30 char buf[BUF_SIZE]; 31 32 if(argc != 3 || strcmp(argv[1], "--help") == 0) 33 usageErr("%s old-file new-file\n", argv[0]); 34 35 inputFd = open(argv[1], O_RDONLY); 36 if(inputFd == -1) 37 errExit("open file %s", argv[1]); 38 39 openFlags = O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC; 40 filePerms = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH; 41 outputFd = open(argv[2], openFlags, filePerms); 42 if(outputFd == -1) 43 errExit("open file %s", argv[2]); 44 45 while((numRead = read(inputFd, buf, BUF_SIZE)) > 0) 46 if(write(outputFd, buf, numRead) != numRead) 47 fatal("couldn't write whole buffer"); 48 if(numRead == -1) 49 errExit("read"); 50 if(close(inputFd) == -1) 51 errExit("close input"); 52 if(close(outputFd) == -1) 53 errExit("close output"); 54 55 exit(EXIT_SUCCESS); 56 }
測試：首先通過書本的程序清單提供的seek_io.c來使t2出現空洞。
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 3 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: 00 00 00 00 00
可以看到文件偏移量為50000的內容為空字節。。。。。
然后進行復制。
lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./my_cp t2 t3 lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ls -l t2 t3 -rw-r--r-- 1 lancelot lancelot 100003 4月 3 17:27 t2 -rw-r--r-- 1 lancelot lancelot 100003 4月 3 17:34 t3 lancelot@debian:~/Code/tlpi$ ./seek_io t3 s50000 R5 s50000: seek succeeded R5: 00 00 00 00 00
可以看到兩個文件的大小相同，而且從t3文件偏移量為50000開始讀取5個字節都為空字節。