Unix/Linux系統(tǒng)編程

出版者的話
譯者序
前言
第1章　引言1
1.1　關(guān)于本書1
1.2　系統(tǒng)編程的作用1
1.3　本書的目標(biāo)1
1.3.1　強(qiáng)化學(xué)生的編程背景知識1
1.3.2　動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用2
1.3.3　進(jìn)程概念和進(jìn)程管理2
1.3.4　并發(fā)編程2
1.3.5　定時器和定時功能3
1.3.6　信號、信號處理和進(jìn)程間通信3
1.3.7　文件系統(tǒng)3
1.3.8　TCP/IP和網(wǎng)絡(luò)編程3
1.4　目標(biāo)讀者3
1.5　本書的獨特之處4
1.6　將本書用作系統(tǒng)編程課程的教材5
1.7　其他參考書6
1.8　關(guān)于Unix6
1.8.1　AT&T Unix6
1.8.2　Berkeley Unix6
1.8.3　HP Unix7
1.8.4　IBM Unix7
1.8.5　Sun Unix7
1.9　關(guān)于Linux7
1.10　Linux版本7
1.10.1　Debian Linux8
1.10.2　Ubuntu Linux8
1.10.3　Linux Mint8
1.10.4　基于RPM的Linux8
1.10.5　Slackware Linux8
1.11　Linux硬件平臺8
1.12　虛擬機(jī)上的Linux 8
1.12.1　VirtualBox9
1.12.2　VMware10
1.12.3　雙啟動Slackware和Ubuntu Linux11
1.13　使用Linux12
1.13.1　Linux內(nèi)核映像12
1.13.2　Linux啟動程序13
1.13.3　Linux啟動13
1.13.4　Linux運行級別13
1.13.5　登錄進(jìn)程13
1.13.6　命令執(zhí)行13
1.14　使用Ubuntu Linux14
1.14.1　Ubuntu版本14
1.14.2　Ubuntu Linux的特性14
1.15　Unix/Linux文件系統(tǒng)組織15
1.15.1　文件類型15
1.15.2　文件路徑名15
1.15.3　Unix/Linux命令16
1.15.4　Linux手冊頁16
1.16　Ubuntu Linux系統(tǒng)管理17
1.16.1　用戶賬戶17
1.16.2　添加新用戶17
1.16.3　sudo命令17
參考文獻(xiàn)18
第2章　編程背景19
2.1　Linux中的文本編輯器19
2.1.1　vim19
2.1.2　gedit20
2.1.3　emacs20
2.2　使用文本編輯器20
2.2.1　使用emacs21
2.2.2　emacs菜單21
2.2.3　emacs的集成開發(fā)環(huán)境22
2.3　程序開發(fā)22
2.3.1　程序開發(fā)步驟22
2.3.2　靜態(tài)與動態(tài)鏈接24
2.3.3　可執(zhí)行文件格式25
2.3.4　a.out文件的內(nèi)容25
2.3.5　程序執(zhí)行過程26
2.3.6　程序終止27
2.4　C語言中的函數(shù)調(diào)用27
2.4.1　32位GCC中的運行時堆棧使用情況27
2.4.2　long jump30
2.4.3　64位GCC中的運行時堆棧使用情況32
2.5　C語言程序與匯編代碼的鏈接34
2.5.1　用匯編代碼編程34
2.5.2　用匯編語言實現(xiàn)函數(shù)36
2.5.3　從匯編中調(diào)用C函數(shù)38
2.6　鏈接庫38
2.6.1　靜態(tài)鏈接庫38
2.6.2　動態(tài)鏈接庫39
2.7　makefile39
2.7.1　makefile格式39
2.7.2　make程序40
2.7.3　makefile示例40
2.8　GDB調(diào)試工具45
2.8.1　在emacs IDE中使用GDB45
2.8.2　有關(guān)使用調(diào)試工具的建議49
2.8.3　C語言程序中的常見錯誤49
2.9　C語言結(jié)構(gòu)體53
2.9.1　結(jié)構(gòu)體和指針54
2.9.2　C語言類型轉(zhuǎn)換55
2.10　鏈表處理56
2.10.1　鏈表56
2.10.2　鏈表操作57
2.10.3　構(gòu)建鏈表57
2.10.4　鏈表遍歷60
2.10.5　搜索鏈表61
2.10.6　插入操作62
2.10.7　優(yōu)先級隊列63
2.10.8　刪除操作63
2.10.9　循環(huán)鏈表64
2.10.10　可擴(kuò)充C語言結(jié)構(gòu)體64
2.10.11　雙向鏈表65
2.10.12　雙向鏈表示例程序65
2.11　樹73
2.12　二叉樹73
2.12.1　二叉搜索樹73
2.12.2　構(gòu)建二叉搜索樹74
2.12.3　二叉樹遍歷算法75
2.12.4　深度優(yōu)先遍歷算法75
2.12.5　廣度優(yōu)先遍歷算法75
2.13　編程項目：Unix/Linux文件系統(tǒng)樹模擬器77
2.13.1　Unix/Linux文件系統(tǒng)樹77
2.13.2　用二叉樹實現(xiàn)普通樹77
2.13.3　項目規(guī)范及要求78
2.13.4　命令規(guī)范78
2.13.5　程序結(jié)構(gòu)體78
2.13.6　命令算法81
2.13.7　示例解決方案83
2.14　習(xí)題84
參考文獻(xiàn)86
第3章　Unix/Linux進(jìn)程管理87
3.1　多任務(wù)處理87
3.2　進(jìn)程的概念87
3.3　多任務(wù)處理系統(tǒng)88
3.3.1　type.h 文件88
3.3.2　ts.s文件89
3.3.3　queue.c 文件89
3.3.4　t.c文件90
3.3.5　多任務(wù)處理系統(tǒng)代碼介紹93
3.4　進(jìn)程同步95
3.4.1　睡眠模式95
3.4.2　喚醒操作96
3.5　進(jìn)程終止96
3.5.1　kexit()的算法97
3.5.2　進(jìn)程家族樹97
3.5.3　等待子進(jìn)程終止98
3.6　MT系統(tǒng)中的進(jìn)程管理99
3.7　Unix/Linux中的進(jìn)程100
3.7.1　進(jìn)程來源100
3.7.2　INIT和守護(hù)進(jìn)程100
3.7.3　登錄進(jìn)程100
3.7.4　sh進(jìn)程101
3.7.5　進(jìn)程的執(zhí)行模式101
3.8　進(jìn)程管理的系統(tǒng)調(diào)用102
3.8.1　fork()102
3.8.2　進(jìn)程執(zhí)行順序103
3.8.3　進(jìn)程終止104
3.8.4　等待子進(jìn)程終止105
3.8.5　Linux中的subreaper進(jìn)程106
3.8.6　exec()：更改進(jìn)程執(zhí)行映像108
3.8.7　環(huán)境變量108
3.9　I/O重定向111
3.9.1　文件流和文件描述符111
3.9.2　文件流I/O和系統(tǒng)調(diào)用111
3.9.3　重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入111
3.9.4　重定向標(biāo)準(zhǔn)輸出112
3.10　管道112
3.10.1　Unix/Linux中的管道編程113
3.10.2　管道命令處理115
3.10.3　將管道寫進(jìn)程與管道讀進(jìn)程連接起來115
3.10.4　命名管道116
3.11　編程項目：sh模擬器117
3.11.1　帶有I/O重定向的單命令117
3.11.2　帶有管道的命令118
3.11.3　ELF可執(zhí)行文件與sh腳本文件118
3.11.4　示例解決方案119
3.12　習(xí)題119
參考文獻(xiàn)120
第4章　并發(fā)編程121
4.1　并行計算導(dǎo)論121
4.1.1　順序算法與并行算法121
4.1.2　并行性與并發(fā)性122
4.2　線程122
4.2.1　線程的原理122
4.2.2　線程的優(yōu)點122
4.2.3　線程的缺點123
4.3　線程操作123
4.4　線程管理函數(shù)123
4.4.1　創(chuàng)建線程124
4.4.2　線程ID125
4.4.3　線程終止125
4.4.4　線程連接125
4.5　線程示例程序125
4.5.1　用線程計算矩陣的和125
4.5.2　用線程快速排序127
4.6　線程同步129
4.6.1　互斥量129
4.6.2　死鎖預(yù)防131
4.6.3　條件變量132
4.6.4　生產(chǎn)者-消費者問題133
4.6.5　信號量136
4.6.6　屏障137
4.6.7　用并發(fā)線程解線性方程組138
4.6.8　Linux中的線程140
4.7　編程項目：用戶級線程141
4.7.1　項目基本代碼：一個多任務(wù)處理系統(tǒng)142
4.7.2　用戶級線程145
4.7.3　線程連接操作的實現(xiàn)147
4.7.4　互斥量操作的實現(xiàn)151
4.7.5　用并發(fā)程序測試有互斥量的項目152
4.7.6　信號量的實現(xiàn)156
4.7.7　使用信號量實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者問題156
4.8　習(xí)題158
參考文獻(xiàn)159
第5章　定時器及時鐘服務(wù)160
5.1　硬件定時器160
5.2　個人計算機(jī)定時器160
5.3　CPU操作161
5.4　中斷處理161
5.5　時鐘服務(wù)函數(shù)161
5.5.1　gettimeofday-settimeofday162
5.5.2　time系統(tǒng)調(diào)用163
5.5.3　times系統(tǒng)調(diào)用164
5.5.4　time和date命令164
5.6　間隔定時器164
5.7　REAL模式間隔定時器166
5.8　編程項目166
5.8.1　系統(tǒng)基本代碼167
5.8.2　定時器中斷170
5.8.3　定時器隊列171
5.8.4　臨界區(qū)173
5.8.5　高級主題173
5.9　習(xí)題174
參考文獻(xiàn)174
第6章　信號和信號處理175
6.1　信號和中斷175
6.2　Unix/Linux信號示例177
6.3　Unix/Linux中的信號處理177
6.3.1　信號類型177
6.3.2　信號的來源178
6.3.3　進(jìn)程PROC結(jié)構(gòu)體中的信號178
6.3.4　信號處理函數(shù)179
6.3.5　安裝信號捕捉函數(shù)179
6.4　信號處理步驟181
6.5　信號與異常182
6.6　信號用作IPC182
6.7　Linux中的IPC183
6.7.1　管道和FIFO183
6.7.2　信號184
6.7.3　System V IPC184
6.7.4　POSIX消息隊列184
6.7.5　線程同步機(jī)制184
6.7.6　套接字184
6.8　編程項目：實現(xiàn)一個消息IPC184
6.9　習(xí)題186
參考文獻(xiàn)186
第7章　文件操作187
7.1　文件操作級別187
7.2　文件I/O操作189
7.3　低級別文件操作191
7.3.1　分區(qū)191
7.3.2　格式化分區(qū)193
7.3.3　掛載分區(qū)194
7.4　EXT2文件系統(tǒng)簡介195
7.4.1　EXT2文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)195
7.4.2　超級塊196
7.4.3　塊組描述符196
7.4.4　位圖197
7.4.5　索引節(jié)點197
7.4.6　目錄條目198
7.5　編程示例198
7.5.1　顯示超級塊198
7.5.2　顯示位圖200
7.5.3　顯示根索引節(jié)點202
7.5.4　顯示目錄條目203
7.6　編程項目：將文件路徑名轉(zhuǎn)換為索引節(jié)點205
7.7　習(xí)題206
參考文獻(xiàn)206
第8章　使用系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行文件操作207
8.1　系統(tǒng)調(diào)用207
8.2　系統(tǒng)調(diào)用手冊頁207
8.3　使用系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行文件操作207
8.4　常用的系統(tǒng)調(diào)用209
8.5　鏈接文件210
8.5.1　硬鏈接文件210
8.5.2　符號鏈接文件211
8.6　stat系統(tǒng)調(diào)用211
8.6.1　stat文件狀態(tài)211
8.6.2　stat結(jié)構(gòu)體212
8.6.3　stat與文件索引節(jié)點213
8.6.4　文件類型和權(quán)限214
8.6.5　opendir-readdir函數(shù)215
8.6.6　readlink函數(shù)215
8.6.7　ls程序216
8.7　open-close-lseek系統(tǒng)調(diào)用217
8.7.1　打開文件和文件描述符218
8.7.2　關(guān)閉文件描述符218
8.7.3　lseek文件描述符218
8.8　read()系統(tǒng)調(diào)用218
8.9　write()系統(tǒng)調(diào)用219
8.10　文件操作示例程序219
8.10.1　顯示文件內(nèi)容219
8.10.2　復(fù)制文件220
8.10.3　選擇性文件復(fù)制221
8.11　編程項目：使用系統(tǒng)調(diào)用遞歸復(fù)制文件222
8.11.1　提示和幫助222
8.11.2　示例解決方案223
參考文獻(xiàn)223
第9章　I/O庫函數(shù)224
9.1　I/O庫函數(shù)224
9.2　I/O庫函數(shù)與系統(tǒng)調(diào)用224
9.3　I/O庫函數(shù)的算法227
9.3.1　fread算法227
9.3.2　fwrite算法227
9.3.3　fclose算法228
9.4　使用I/O庫函數(shù)或系統(tǒng)調(diào)用228
9.5　I/O庫模式228
9.5.1　字符模式I/O228
9.5.2　行模式I/O229
9.5.3　格式化I/O230
9.5.4　內(nèi)存中的轉(zhuǎn)換函數(shù)230
9.5.5　其他I/O庫函數(shù)230
9.5.6　限制混合fread-fwrite230
9.6　文件流緩沖231
9.7　變參函數(shù)232
9.8　編程項目：類printf函數(shù)233
9.8.1　項目規(guī)范233
9.8.2　項目基本代碼233
9.8.3　myprintf()的算法234
9.8.4　項目改進(jìn)234
9.8.5　項目演示和示例解決方案234
9.9　習(xí)題234
參考文獻(xiàn)235
第10章　sh編程236
10.1　sh腳本236
10.2　sh腳本與C程序236
10.3　命令行參數(shù)237
10.4　sh變量237
10.5　sh中的引號238
10.6　sh語句238
10.7　sh命令238
10.7.1　內(nèi)置命令238
10.7.2　Linux命令239
10.8　命令替換240
10.9　sh控制語句240
10.9.1　if-else-fi語句240
10.9.2　for語句242
10.9.3　while語句242
10.9.4　until-do語句243
10.9.5　case語句243
10.9.6　continue和break語句243
10.10　I/O重定向243
10.11　嵌入文檔243
10.12　sh函數(shù)244
10.13　sh中的通配符245
10.14　命令分組245
10.15　eval語句245
10.16　調(diào)試sh腳本246
10.