Linux系统下典型示例编程和应用程序设计[整理].pdf

在Linux系统下进行典型示例编程和应用程序设计，首先需要了解Linux的基本概念、系统架构及其版本特性。Linux是一种开源的操作系统，以类Unix系统为蓝本，具有多用户、多任务、多线程的特性。Linux内核的创建者是Linus Torvalds，他于1991年首次发布Linux内核。在众多Linux发行版中，比较著名的有基于Debian的Debian GNU/Linux、Caldera OpenLinux、Red Hat Linux以及S.u.S.E Linux等。 在Linux环境中进行编程，通常需要掌握一些基本的系统调用（System Call），例如进程管理相关的`getpid()`、`getppid()`、`getuid()`、`geteuid()`、`getgid()`、`getegid()`，这些函数可以帮助程序员获取进程ID、父进程ID、用户ID、有效用户ID、组ID和有效组ID等信息。这些信息常用于进程信息管理、权限验证等场景。 程序员还需要了解用户账户信息的管理。在Linux系统中，用户账户信息通常存储在`/etc/passwd`文件中，可以通过`getpwuid()`函数获取特定用户的信息。`passwd`结构体包括了用户的用户名、加密的密码、用户ID、组ID、用户全名、用户主目录以及登录shell等信息。 除此之外，Linux系统支持多种进程间通信（IPC）机制，包括消息队列（Message Queues）、信号（Signals）、共享内存（Shared Memory）、信号量（Semaphores）和管道（Pipes）。这些IPC机制允许同一台计算机上的不同进程之间交换信息或同步资源访问。 消息队列是IPC中的一种，允许不同进程之间的数据交换。消息队列由消息队列标识符（msgget()）、发送消息（msgsnd()）、接收消息（msgrcv()）以及控制消息队列（msgctl()）等系统调用组成。信号量用于多进程对共享资源的访问控制，通过信号量控制可以避免竞态条件的发生。信号量相关的系统调用包括创建信号量集（semget()）、进行信号量操作（semop()）以及控制信号量集（semctl()）等。 共享内存是另一种进程间通信方式，它允许多个进程共享一段内存空间。共享内存的创建和管理包括创建共享内存段（shmget()）、附加共享内存段到进程地址空间（shmat()）、控制共享内存段（shmctl()）和分离共享内存段（shmdt()）等系统调用。 系统V IPC是Linux系统中历史悠久的一种进程间通信机制，包括消息队列、信号量和共享内存三种主要通信方式。在Linux编程中，对这些IPC资源的操作需要小心谨慎，以避免资源泄露或竞争条件。 另外，Linux系统还支持各种文件系统，如Ext2FS、ISOFS、FAT16、FAT32、NTFS等。文件系统管理是Linux系统编程的重要组成部分，例如需要进行文件系统的挂载、卸载以及文件操作等。 在编程实践中，程序员还需要熟悉Linux的文件描述符（File Descriptor）的概念，它是对文件、管道、网络套接字等所有资源的抽象表示，可以用于I/O操作。Linux的文件描述符通常从3开始分配，标准输入（stdin）是0，标准输出（stdout）是1，标准错误（stderr）是2。 在Linux环境下进行编程时，还需要注意版权协议，比如GPL（GNU General Public License）许可协议，这是一种普遍使用的开源软件许可协议。程序员在开发和分发软件时需要遵守这些协议，以保证软件的自由与开放。 Linux系统下的编程和应用程序设计涉及到对Linux系统架构、进程管理、用户管理、IPC机制、文件系统和版权协议等多方面的了解。掌握这些知识点对于一个合格的Linux程序员来说是非常重要的。