《Unix环境高级编程》是一本深入探讨Unix操作系统编程的经典之作,由W. Richard Stevens撰写,是许多计算机科学专业学生和专业开发者的必备参考书。这本书详细介绍了如何在Unix系统上进行系统级编程,包括文件I/O、进程控制、信号处理、网络编程等方面,旨在帮助读者理解和掌握Unix系统的核心机制。
在Unix环境中,高级编程主要涉及以下几个关键知识点:
1. **文件系统与文件操作**:Unix文件系统是一个层次结构,文件和目录通过路径名进行访问。书中会详细介绍打开、关闭、读写文件的系统调用,如`open()`, `read()`, `write()`, `close()`,以及文件描述符的概念和管理。
2. **进程与进程控制**:Unix中的进程是程序的一次执行实例,包括进程创建(`fork()`, `vfork()`, `clone()`)、进程间通信(管道、消息队列、共享内存、套接字等)、进程同步(互斥锁、信号量、条件变量)和进程调度。
3. **信号处理**:Unix系统通过信号机制来实现进程间的异步通信和异常处理。读者将学习到如何安装信号处理函数,使用`signal()`, `sigaction()`等函数,并理解信号屏蔽和信号集的概念。
4. **标准I/O库**:除了低级别的文件I/O外,Unix还提供了标准I/O库,包括`printf()`、`scanf()`等函数,用于更方便的文本输入输出。
5. **系统调用与库函数**:书中会讲解如何直接使用系统调用,以及它们与库函数的关系,如`getpid()`, `wait()`, `execve()`等。
6. **网络编程**:Unix环境下的网络编程主要基于TCP/IP协议栈,包括套接字(socket)接口的使用,如创建、绑定、监听、连接、发送和接收数据,以及套接字选项的设置。
7. **进程间通信**:Unix提供多种进程间通信方式,如管道(pipe)、有名管道(FIFO)、套接字(socket)等,这些都是多进程协同工作的重要手段。
8. **错误处理**:理解和处理Unix系统中的错误是高级编程的关键,书中会介绍错误检测、错误码、`errno`全局变量以及`perror()`和`strerror()`函数的使用。
9. **权限与安全**:Unix系统有严格的用户和组权限控制,书中会涉及文件权限、用户身份切换(`setuid`和`setgid`)、访问控制列表(ACL)等概念。
10. **shell脚本编程**:虽然不是系统级编程,但理解基本的shell脚本编写有助于提高工作效率,如变量、条件语句、循环、函数等。
通过对《Unix环境高级编程》的深入学习,开发者不仅可以掌握Unix系统编程的基础,还能进一步提升解决问题的能力,为开发高效、可靠的系统级软件打下坚实基础。这本书的内容全面且深入,是每一个Unix程序员的必修课。