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1 《Linux 程序设计》学习笔记 01——入门

什么是 Linux

Linux 是一个类 UNIX 内核的可以自由发布的实现版本，是一个操作系统的底层核心。几

乎所有为 UNIX 编写的程序都可以在 Linux 上编译运行。

Linux 是由赫尔辛基大学的 Linus Torvalds 开发的，期间得到了因特网上广大 UNIX 程序

员的帮助。它最初只是受 Andy Tanenbaum 教授的 Minix （一个小型类 UNIX 系统）启

发而开发的个人爱好的程序，但后来逐步发展成为一个拥有自己版权的完整系统。其目的是，

保证 Linux 除包含自由发布的代码外，不会集成任何私有代码。

GNU 项目和自由软件基金会

Linux 社团支持自由软件的概念，即软件本身不应受限，它们应该遵守 GNU 通用公共许

可证（ GPL ）。虽然获得软件可能要支付一定的费用，但此后就可以随意使用，并且它们

通常是以源代码的形式发布的。

在 GPL 规则限制下，所有基于这种概念开发的软件都应遵循 GPL 。大家可以在

http://www.gnu.org 上找到更多关于自由软件的概念。

Linux 程序

Linux 应用程序表现为两种特殊类型的文件：可执行文件和脚本文件。可执行文件是计算

机可以直接运行的程序，它们相当于 Windows 中的 exe 文件。脚本文件是一组指令的集

合，这些指令将由另一个程序（解释器，比如 shell 或者 perl ）来执行，它们相当于 Windows

中的 bat 文件、 cmd 文件或解释执行的 BASIC 程序。

与 Windows 相比， Linux 程序并不要求可执行程序或脚本具有特殊的文件名或扩展名。

当登录 Linux 系统时，我们与一个 shell 程序（通常是 bash ）进行交互，它像 Windows

中的命令提示窗口一样运行程序。在当前环境下，必定有一组环境变量与之匹配，其中 PATH

变量指明了当前可以自动搜索的目录：当需要执行的程序在 PATH 指定的目录中时，你

将不需指明待执行程序的全路径（除非有同名程序存在）；否则必须指定需要执行程序的路

径（相对路径或者绝对路径）。

如果你还是 Linux 环境下的初学者，一定要注意 Linux 使用正斜线（ / ）分割文件名里

的目录名，而不是像 Windows 那样使用反斜线（ \ ）。

建议：如果你刚刚接触 Linux ，请先学会使用 Linux 再来学习如何在 Linux 环境下编程。

C 语言编译器

这里我们使用 GNU C 编译器，简称为 gcc 。因为它随 Linux 的发行版一起提供，并且它

支持 ANSI C 的标准语法。在 http://www.gnu.org 上可以获取 gcc 软件包。

建议：如果你是初学 C 语言，请编写经典的 HelloWorld 程序来开始你的学习之旅。

开发系统导引

对 Linux 开发人员来说，了解软件工具和开发资源在系统中存放的位置是很重要的。

应用程序应用程序通常存放在系统为之保留的特定目录中。系统为正常使用提供的程序，

包括用于程序开发的工具，都可以在目录 /usr/bin 中找到；系统管理员为某个特定的主机

或本地网络添加的程序通常可在目录 /usr/local/bin 或 /opt 中找到。

建议：在 /usr/local 目录结构下编译、运行自己的程序，并访问必须的文件。

头文件对 C 语言来说，头文件几乎总是在 /usr/include 目录及其子目录下。那些依赖于特

定 Linux 版本的头文件通常可以在目录 /usr/include/sys 和 /usr/include/linux 中找到。

在调用 C 语言编译器时，我们可以使用 -I 标志来包含保存在子目录或非标准位置中的头

文件，比如： $ gcc –I/usr/openwin/include fred.c 。它指示编译器不仅在标准位置，也在

/usr/openwin/include 目录中查找 fred.c 中包含的头文件。

提示：可以使用 grep 命令来搜索包含某些特定定义和函数原型的头文件。

库文件库是一组预先编译好的函数的集合，这些函数都是按照可以重用的原则编写的。标

准库文件一般存储在 /lib 和 /usr/lib 目录中。

库文件的名字总是以 lib 开头，随后的部分指明这是什么库（比如， libm 就代表了数学

库）。文件名的最后部分以 . 开始，然后给出库文件的类型： .a 代表传统的静态函数库； .so

代表共享函数库。

提示：如何编写及使用两种函数库可以参看《精通 UNIX 下 C 语言编程及项目实践》的

学习笔记 1

2 《Linux 程序设计》学习笔记 02——Shell 程序设计

管道和重定向

重定向分为输入重定向 ’<’ 、输出重定向 ’>’ 和附加输出重定向 ’>>’ 。

提示：默认情况下，如果使用 > 操作符把输出重定向到一个文件而该文件已经存在时，

它的内容将被覆盖；如果想改变该默认行为，可以使用 set –C 命令设置 noclobber 选项。

提示：可以使用 UNIX 的通用“回收站” /dev/null 来有效的丢弃输出信息，比如：

$ kill –l 1234 >/dev/null 2>&1

我们可以使用管道操作符 | 来连接进程。 Linux 和 MS-DOS 不同，在 Linux 下通过管道

连接的进程可以同时运行，并且随着数据流在它们之间的传递可以自动地进行协调。举个例

子： $ grep –l POSIX* | more

它将输出包含 POSIX 字符串的文件名。实际上，上述命令还有另外两种编写方式：

$ more `grep –l POSIX*` 或者 $ more $(grep –l POSIX*)

Shell 脚本程序

Shell 脚本非常灵活，在 Linux 的使用中往往经常使用它来完成某些繁琐但又必须的工作。

鉴于本笔记主要针对 Linux 下的 C 语言编程，这里并不会用太多的篇幅来介绍 Shell 脚

本。

运行脚本程序有两个办法：一种是在命令行上直接输入命令 PATH=$PATH:. 或者编

辑 .bash_profile 文件，将刚才的命令添加在文件的末尾，然后退出登录再重新登录进来；

另一种就是在保存脚本程序的目录中先键入 ./ 再输入脚本命令，如此做的作用是把脚本程

序的完整的相对路径告诉 Shell 。

建议：考虑到系统的安全性，最好的办法是在当前目录中的所有命令前都加上一个 ./ 。

推荐：如果你想深入地学习使用 Shell ，可以去 ChinaUnix 的 Shell 子论坛。

Find 命令

只要你是在 UNIX 或者类 UNIX 环境下，一个必不可少的命令就是 find 命令。它的功能

是查找文件，比如说，我们在编译某个 C 程序时，发现错误提示说它不识别 STDIN ；那

么，很明显的，你的 C 程序缺少某个头文件，但是如何才能知道它是在哪个头文件中定义

的呢？一个非常有效地办法就是结合 grep 使用 find 命令：

$ find /usr/include –name “*.h” | xargs grep “STDIN”

上面命令先在 /usr/include 目录下搜索所有包含了 .h 的文件，继而使用 grep 命令对这些

头文件查找 STDIN 字符串。当然，你可能说我知道 STDIN 定义在 <stdio.h> ，不用这么

麻烦！但在实际的研发工作中，我们经常会在某个并不熟悉的环境（比如设备驱动程序的开

发）下编写程序，我们会不可避免的查找某个函数或者宏定义的来源。

提示： find 命令是一个非常复杂的命令。它有很多的选项，如果你想深入的了解它，一个

有效地途径就是使用 man 文档。很多情况下，比如不熟悉的命令或者函数都可以从 man

文档中得到解答。

3 《Linux 程序设计》学习笔记 03——文件操作

在 Linux 中，一切（或几乎一切）都是文件。

文件和设备

硬件设备在 Linux 操作系统中通常被映射为文件。可以使用 mount 命令加载 CD-ROM 、

Windows 下的文件系统或者其他的设备。

UNIX 和 Linux 中比较重要的设备文件有三个：

1. dev/console 该设备代表系统控制台，错误信息和诊断信息通常会被发送到这个设备上。

在现代的工作站和 Linux 上，它通常是“活跃”的虚拟控制台；而在 X 窗口系统中，它

会是屏幕上一个特殊的控制台窗口。

2. dev/tty 如果一个进程有控制终端的话，那么特殊文件 /dev/tty 就是这个控制终端（键盘、

显示屏或者窗口）的别名（逻辑设备）。

注意：虽然 /dev/console 设备只有一个，但通过 /dev/tty 却能够访问许多不同的物理设备。

3. /dev/null 这是空设备，所有写向该设备的输出都将被丢弃。

提示：还有一个特殊设备 /dev/zero 经常被用到，它的作用是以内容为 null 字节的源文件

来来创建零长度文件。它经常用在 dd 命令的 if 参数中。

扫描目录

与目录操作相关的函数在 dirent.h 头文件中声明。其中，目录的读写函数在《 UNIX 环境

下 C 语言编程及项目实践》的读书笔记 3 中有过介绍。除了 opendir 、 closedir 和 readdir

这三个常见的函数外，还有两个函数： telldir 和 seekdir 。

telldir 函数的返回值记录了一个目录流里的当前位置；接着，我们可以在随后的 seekdir 调

用中利用这个值将目录指针重置到之前的位置。

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