linux下c编程手册

### Linux下C编程知识点概述 #### 一、基础知识 ##### 源程序的编译 在Linux环境下，C语言程序的编译主要依赖于GNU Compiler Collection (GCC)，它是一个功能强大的编译工具集，能够支持多种编程语言。GCC不仅能够进行编译工作，还能进行预处理、汇编等工作。对于简单的C语言程序，可以使用`gcc`命令直接编译源代码文件。例如： ```bash gcc -o hello hello.c ``` 这条命令将会把`hello.c`源文件编译成名为`hello`的可执行文件。这里的`-o`选项用于指定输出文件的名字。 ##### Makefile的编写 Makefile是一种用来自动化构建过程的脚本文件。通过编写Makefile文件，可以让编译过程更加高效和灵活。通常，Makefile文件包含一系列规则，用于说明如何生成目标文件以及如何处理源文件。Makefile的关键组成部分包括目标文件、依赖关系和命令行。 ##### 程序库的链接 在Linux中，链接库分为静态库和动态库两种类型。链接库可以在编译阶段或链接阶段被使用，以便实现代码重用。静态库会在链接时被链接器合并到最终的可执行文件中；而动态库则是在运行时由动态链接器加载。链接库可以通过`gcc`命令中的`-l`选项来指定，例如： ```bash gcc -o myprog myprog.c -lmylib ``` 这里`-lmylib`表示链接名为`mylib`的库。 ##### 程序的调试 在Linux下，GDB (GNU Debugger) 是最常用的调试工具。它可以帮助开发者找到程序中的错误，并通过设置断点、单步执行、查看变量值等方式进行调试。GDB的基本命令包括启动程序、设置断点、单步执行等。 ##### 头文件和系统求助 在C语言编程中，头文件包含了函数的声明和其他定义。使用`#include`指令可以引入所需的头文件。此外，在Linux下，还可以通过查阅man页面来获取更多关于函数和命令的帮助信息，例如： ```bash man printf ``` #### 二、进程介绍 ##### 进程的概念 进程是计算机中程序的一次执行过程，是系统资源分配和调度的基本单位。每个进程都有一个唯一的进程ID (PID) 和一个父进程ID (PPID)。进程具有独立性、并发性、动态性等特征。 ##### 进程的标志 进程可以有不同的状态，如运行、就绪、等待等。这些状态可以通过进程控制块 (PCB) 来管理。此外，进程还可以设置各种标志，如进程组ID、进程优先级等。 ##### 进程的创建 在Linux下，可以通过`fork()`系统调用来创建一个新的子进程。`fork()`会创建一个与父进程几乎完全相同的进程，但子进程有一个新的进程ID。父进程和子进程都会继续执行`fork()`之后的代码，但是可以通过`fork()`返回值来区分它们。 ##### 守护进程的创建 守护进程是一种特殊的后台进程，没有控制终端。创建守护进程通常涉及改变当前工作目录、重设文件权限掩码、放弃进程组ID和会话ID等步骤。 #### 三、文件操作 ##### 文件的创建和读写 在Linux下，可以通过`open()`、`close()`、`read()`、`write()`等系统调用来对文件进行操作。`open()`用于打开文件，`close()`用于关闭文件，而`read()`和`write()`分别用于读取和写入数据。 ##### 文件的属性 文件属性包括权限、所有者、大小、最后修改时间等。通过`stat()`和`fstat()`函数可以获取文件的这些信息。 ##### 目录文件的操作 目录也是一种特殊类型的文件。在Linux下，可以通过`opendir()`、`readdir()`、`closedir()`等函数来遍历目录内容。此外，还可以使用`mkdir()`和`rmdir()`来创建和删除目录。 #### 四、管道文件 ##### 管道文件 管道是Linux内核提供的一种进程间通信机制，允许一个进程的标准输出直接连接到另一个进程的标准输入。通过`pipe()`系统调用可以创建一个管道。 #### 五、时间概念 ##### 时间表示 Linux下可以使用`time()`、`clock_gettime()`等函数来获取系统时间。时间通常以秒为单位，也可以精确到纳秒级别。 ##### 时间的测量 通过`clock()`函数可以获取程序运行所消耗的CPU时间。此外，`difftime()`可以计算两个时间点之间的差异。 ##### 计时器的使用 计时器是一种定时触发的事件，Linux提供了多种计时器类型，如实时计时器、虚拟计时器等。使用`timer_create()`、`timer_settime()`等函数可以管理和设置计时器。 #### 六、信号处理 ##### 信号的产生 信号是软件中断的一种形式，当特定条件满足时由硬件或软件触发。常见的信号包括SIGINT、SIGKILL、SIGTERM等。 ##### 信号操作 在Linux下，可以通过`signal()`函数来捕获信号，并指定一个处理函数。此外，还可以使用`kill()`和`raise()`函数来向进程发送信号。 ##### 其它信号函数 除了基本的信号处理函数外，Linux还提供了一系列高级信号处理函数，如`sigaction()`、`sigprocmask()`等，它们提供了更细粒度的控制能力。 #### 七、消息管理 ##### POSIX无名信号量 POSIX信号量是一种同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问。无名信号量适用于同一个进程中的不同线程。 ##### System V信号量 System V信号量提供了一种跨进程的同步方式，通常用于进程间的同步和互斥。 ##### System V消息队列 System V消息队列是进程间通信的一种机制，允许进程之间通过消息进行通信。消息队列可以由多个消息组成，每个消息都有一个类型标识符。 ##### System V共享内存 System V共享内存是一种快速高效的进程间通信方法，允许多个进程共享同一块内存区域。 #### 八、线程操作 ##### 线程的创建和使用 线程是进程内的轻量级子进程，可以并行执行。在Linux下，可以通过`pthread_create()`函数来创建新线程，并通过`pthread_join()`等待线程结束。 #### 九、网络编程 ##### Linux网络知识介绍 Linux下的网络编程涉及到TCP/IP协议栈的使用，包括TCP、UDP等协议。网络编程通常涉及客户端和服务器架构。 ##### 初等网络函数介绍 (TCP) TCP编程涉及到socket API的使用，包括`socket()`、`bind()`、`listen()`、`accept()`等函数。这些函数用于创建套接字、绑定地址、监听连接请求以及接受客户端连接。 ##### 服务器和客户机的信息函数 这些函数包括`htonl()`、`ntohl()`、`htons()`、`ntohs()`等，用于进行网络字节序和主机字节序之间的转换。 ##### 完整的读写函数 `write()`和`read()`用于在TCP连接上发送和接收数据。在实际应用中，通常还需要处理缓冲区管理、错误检测等问题。 ##### 用户数据报发送 UDP编程通常涉及`sendto()`和`recvfrom()`函数，它们用于发送和接收数据报。 ##### 高级套接字函数 这些函数包括`recv()`、`send()`、`recvmsg()`、`sendmsg()`等，提供了更高级的数据传输控制。 ##### TCP/IP协议 TCP/IP协议栈是Internet的基础，包括IP、ICMP、UDP、TCP等多个层次。TCP/IP协议栈的设计保证了数据在网络中的可靠传输。 ##### 套接字选项 通过`setsockopt()`和`getsockopt()`函数可以设置和获取套接字选项，例如设置超时时间、非阻塞模式等。 ##### 服务器模型 Linux下的服务器模型包括循环服务器和并发服务器。循环服务器通常处理完一个客户端请求后才接受下一个请求，而并发服务器则可以同时处理多个客户端请求。 #### 十、C开发工具介绍 ##### GCC编译器 GCC是GNU编译器集合的一部分，用于编译C、C++等多种编程语言。GCC提供了丰富的编译选项，支持优化、调试等功能。 ##### 使用GCC GCC的基本使用方法包括编译、预处理、汇编等。通过不同的选项可以控制GCC的行为，例如`-Wall`用于开启警告信息，`-O2`用于开启二级优化。 ##### GCC选项 GCC提供了多种选项，包括编译选项、链接选项、调试选项等。这些选项可以根据需求调整编译过程。 ##### 调试和剖析选项 GCC还支持调试信息的生成，可以通过`-g`选项来生成调试信息，方便使用GDB进行调试。 ##### gdb基本命令 GDB是一个功能强大的调试器，支持断点设置、单步执行、变量观察等功能。GDB的基本命令包括`run`、`break`、`next`、`step`等。 #### 结语 以上是《Linux下C编程手册》的部分内容概述，涵盖了C语言编程在Linux环境下的基础知识、进程管理、文件操作、时间处理、信号处理、消息管理、线程操作、网络编程以及开发工具介绍等方面的知识点。通过深入学习这些内容，可以帮助读者更好地掌握Linux下的C语言编程技能。