UNIX环境高级编程课后习题

### UNIX环境高级编程课后习题解析 #### 第1章：基本概念与系统调用 ##### 1.1 使用`ls`命令展示i节点数量 本题要求使用`ls`命令的不同选项来查看文件或目录的i节点数目，并且特别强调了`-i`和`-d`选项的作用。 - **`-i`选项**: 显示文件或目录的i节点数目。i节点是文件系统的数据结构之一，用于存储文件的元数据（如权限、拥有者等），而不包含文件名。这有助于了解文件系统内部如何管理文件。 - **`-d`选项**: 当参数是一个目录时，只列出该目录的名字，而不是列出目录内的所有文件。这在需要查看目录本身的属性时非常有用。 **示例命令及其解释**: ```bash $ ls -ldi /etc/ ./etc/ .. ``` - `ls -ldi /etc/` 显示了`/etc/`目录的i节点数目（3077），并给出了该目录的详细信息。 - `ls -ldi ./etc/ ..` 和 `ls -ldi /./ ..` 分别展示了当前目录下`etc`目录的父目录（即根目录`/`）的i节点数，都是2。 这表明无论是通过相对路径还是绝对路径访问根目录，其i节点数值都是相同的。 ##### 1.2 多任务系统的特点 题目指出UNIX是一个多任务系统，因此即使程序1-4正在运行时，也可以同时运行其他两个进程。 - **多任务系统**: 指能够同时处理多个任务或进程的计算机操作系统。UNIX设计之初就考虑到并发执行的能力，允许多个用户和程序几乎同时运行。 ##### 1.3 限定词`const`的作用 本题涉及C语言中的`const`关键字及其在函数参数中的应用。 - **`const`限定词**: 在函数参数前加上`const`可以阻止该函数修改该参数的值。这对于提高代码的安全性和可读性非常重要。 - **`perrore`函数**: 如果`ptr`是一个指针，`perrore`函数可以改变`ptr`所指的内容。通过使用`const`限定词，确保函数不会修改指针指向的数据。 - **`strerror`函数**: 参数为错误号，类型为整型。因为C语言是值传递，所以在函数内部无法修改外部变量的值，故无需使用`const`。 ##### 1.4 错误号`errno`的管理 题目提到`fflush`, `fprintf`, `vprintf`等函数可以修改`errno`的值。 - **`errno`**: 是一个全局变量，用于存储上一个系统调用失败的原因。如果不保存其值，可能会导致错误信息不准确。 - **问题**: 过去的许多程序中都存在不保存`errno`的问题，导致错误信息显示为“Not a typewriter（不是打字机）”。 **示例程序C-1**展示了`errno`和`printf`之间的交互作用： - **测试**: 使用`a.out`程序打开一个文件，输出错误信息。 - **结果**: 当文件是标准输出时，工作正常；当文件重定向到另一个文件时，错误信息显示为25，表示“设备不是寻址型的”。 ##### 1.5 时间戳的限制 题目提到的时间戳限制发生在2038年，这是由时间戳存储方式造成的限制。 - **时间戳**: UNIX系统中使用自1970年1月1日以来的秒数来表示时间。 - **限制**: 早期系统使用32位整数存储时间戳，最大值为2^31-1秒，对应到2038年1月19日03:14:07 UTC。 #### 第2章：文件和目录 ##### 2.1 基本数据类型的定义 题目介绍在4.3BSD中如何避免多个头文件中重复定义基本数据类型。 - **解决方案**: 使用宏定义和条件编译来确保每个类型只被定义一次。例如，通过定义`_ANSI_H_`宏来控制`size_t`类型的定义。 #### 第3章：文件I/O ##### 3.1 内核缓存器 本题解释了所有的磁盘I/O操作都会通过内核的块缓存器，除了对原始磁盘设备的I/O。 - **块缓存器**: 内核使用的一种缓存机制，用于加速文件读写操作。 - **无缓存设备的I/O**: 指在用户空间程序中对`read`和`write`操作不进行自动缓存。 ##### 3.3 文件描述符的管理和复制 题目描述了使用`open`和`dup`函数管理文件描述符的过程。 - **`open`函数**: 每次调用都会分配一个新的文件描述符。 - **`dup`函数**: 复制现有的文件描述符，使得两个文件描述符指向同一个文件。 **示例**: - 打开文件两次得到两个不同的文件描述符，但都指向同一个v节点。 - 使用`dup`复制文件描述符，修改文件描述符标志只会影响原文件描述符。 ##### 3.4 文件描述符标志的设置 题目描述了使用`dup2`函数设置文件描述符标志的过程。 - **`dup2`函数**: 将一个文件描述符复制给另一个文件描述符。 - **文件描述符标志**: 影响文件描述符的行为，如是否支持非阻塞模式等。 **示例**: - 如果`fd`是1，执行`dup2(fd, 1)`后返回1，但不会关闭描述符1。 - 连续三次执行`dup2`函数，三个描述符都将具有相同的文件描述符标志。 通过以上解析，我们深入理解了UNIX环境中文件系统的基本概念、命令使用技巧以及文件I/O管理等相关知识点。