UNIX环境高级编程读书笔记（2）

UNIX环境高级编程第二章 读书笔记

一、UNIX标准化

1.ISO C

ISO C标准现在由ISO/IEC的C程序设计语言国际标准工作组维护和开发，该工作组称为ISO/IEC JTC1/SC22/WG14，简称WG14。ISO C标准的意图是提供C程序的可移植性，使其能适合于大量不同的操作系统，而不只适合UNIX系统。此标准不仅定义了C程序设计语言的语法和语义，还定义了其标准库。

ISO C标准定义的头文件

2.IEEE POSIX

POSIX是一个最初由IEEE订制的标准族。POSIX指的是可移植操作系统接口。

POSIX标准定义的必须的头文件

POSIX标准定义的XSI可选头文件

3.Single UNIX Specification

Single UNIX Specification 是POSIX.1标准的一个超集，它定义了一些附加接口扩展了POSIX.1规范提供的功能。POSIX.1相当于Single UNIX Specification中的基本规范部分。
POSIX.1中的X/Open系统接口选项描述了可选的接口，也定义了遵循XSI的实现和必须支持POSIX.1的哪些可选部分。这些必须支持的部分包括：文件同步、线程栈地址和长度属性、线程进程共享同步以及_XOPEN_UNIX符号常量。
有些接口在遵循XSI的系统中是可选的，这些接口根据功能被分为若干选线组，具体如下：
加密：由符号常量_XOPEN_CRYPE标记
实时：由符号常量_XOPEN_REALTIME标记
高级实时
实时进程：由符号常量_XOPEN_REALTIME_THREADS标记
高级实时线程

POSIX标准定义的可选头文件

POSIX.1可选接口组和选址吗

4.FIPS

FIPS代表的是联邦信息处理标准。（现在已经被撤回）
FIPS作用是：要求任何希望向美国政府销售符合POSIX.1标准的计算机系统厂商都应支持POSIX.1的某些可选功能。

二、限制

UNIX系统实现定义了许多幻数和常量，其中由很多已经被硬编码编码到程序中，或用特定的技术确定。由于大量标准化工作的努力，已有若干种可移植的方法用以确定这些幻数和具体实现定义的限制。这非常有利于改善*UNIX环境下软件的可移植性*。

以下两种类型的限制是必须的。
（1）编译时限制（2）运行时限制
编译时限制可在头文件中定义，程序在编译时可以包含这些头文件。
运行时限制则要求进程调用一个函数获得限制值。

由于大多数UNIX系统支持多文件系统类型，而每一种类型都有它的限制。文件名的最大长度依赖于该文件处于何种文件系统，为了解决这类问题，提供了3种限制。
（1）编译时限制（头文件）（2）与文件或目录无关的运行时限制（sysconf函数）
（3）与文件或目录有关的运行时限制（pathconf和fpathconf函数）。

ISO C限制

ISO C定义的所有编译时限制都列在头文件 < limits.h > 中。这些限制常量在给定系统不会改变。
< limits.h >中定义的整形值大小

ISO C在< stdio.h >中存在另外的ISO C常量——FOPEN_MAX，TMP_MAX和FILENAME_MAX
FOPEN_MAX：具体实现保证可同时打开的标准I/O流的最小个数。
TMP_MAX：由tmpnam函数产生唯一文件名的最大个数。
FILENAME_MAX：文件名的最大长度。

FILENAME_MAX,FOPEN_MAX和TMP_MAX值在4个平台的值

POSIX限制

与POSIX.1接口有关的限制和常量分为下列7类。
数值限制：LONG_BIT、SSIZE_MAX和WORD_BIT
最小值：图2.8中的25个常量
最大值：_POSIX_CLOCKRES_MIN
运行时可以增加的值：CHARCLASS_NAME_MAX、COLL_WEIGHTS_MAX、LINE_MAX、NGROUPS_MAX和DUP_MAX
运行时不变值：图2.9中的17个常量
其他不变值：NL_ARGMAX、NL_MSGMAX、NL_SETMAX和NL_TEXTMAX
路径名可变值：FILESIZEBITS、LINK_MAX、MAX_CANON、MAX_INPUT、MAX_INPUT、NAME_MAX、PATH_MAX、PIPE_BUF和SYMLINK_MAX

< limits.h >中的POSIX.1最小值

< limits.h >中的POSIX.1运行时不变值

XSI限制

XSI定义了代表实现限制的几个常量。
（1）最小值：图2-10中列出的5个常量。
（2）运行时不变值：IOV_MAX和PAGE_SIZE

< limits.h >中的XSI最小值

函数sysconf、pathconf和fpathconf

运行时限制可调用下面3个函数之一获得：

#include < unistd.h >
long sysconf(int name)
long pathconf(const char *pathname , int name)
long fpathconf(int fd , int name)
所有函数的返回值：若成功，返回相应值，若出错，返回-1

pathconf函数与fpathconf函数的差别：pathconf函数是用路径名作为其参数，而fpathconf函数使用文件描述符作为其参数。
sysconf函数所使用的name参数，用于标识系统限制。以 _SC_ 开始的常量用作标识运行时限制的sysconf参数。以_PC_开始的常量用作标识运行的限制的pathconf或fpathconf参数。

3个函数不同的返回值：
（1）如果name参数并不是一个合适的常量，这3个函数都返回-1，并将errno置为EINVAL。
（2）有些name会返回一个变量值（返回值>=0）或者提示该值时不确定的。不确定的值通过返回-1来体现，而0不改变errno的值。
（3）_SC_CLK_TCK的返回值是每秒的时钟滴答声，用于times函数的返回值。

对于pathconf的参数pathname和fpathconf的参数fd有许多限制。如果不满足其中任何一个限制，则结果是未定义的。
（1）__PC_MAX_CANON 和__PC_MAX_INPUT引用的文件是终端文件。
（2）__PC_LINK_MAX 和__PC_TIMESTAMP_RESOLUTION引用的文件可以是文件或目录。如果是目录，则返回值用于目录本身，而不用于目录内的文件名项。
（3）__PC_FILESIZEBITS和__PC_NAME_MAX引用的文件必须时目录，返回值用于该目录中的文件名。
（4）__PC_PATH_MAX引用的文件必须是目录。当所指定的目录是工作目录时，返回值时相对路径名的最大长度。
（5）__PC_PIPE_BUF引用的文件必须时管道、FIFO或目录。在管道或FIFO情况下，返回值是所引用的管道或者FIFO的限制值。对于目录，返回值是对在该目录中创建的任一FIFO的限制值。
（6）__PC_SYMLINE_MAX引用的文件必须时目录。返回值是该目录中符号链接可包含字符串的最大长度。

对sysconf的限制及name参数

对pathconf和fpathconf的限制及name参数

不确定的运行时限制

1.路径名
许多程序需要为路径名分配存储区，一般来说，在编译时就为其分配了存储区，而且不同的程序使用各种不同的幻数作为数组长度。

2.最大打开文件数
守护进程中一个常见的代码序列是关闭所有打开文件。在< sys/param.h >中存在常量NOFILE用来代表最大打开文件数，在< stdio.h >也存在作为打开文件上限的常量_NFILE。
支持Single UNIX Specification中XSI扩展的系统提供给了getrlimit（2）函数。它返回一个进程可以同时打开的描述符的最多个数。我们通过该函数检测出对于进程能够打开的文件数其实没有上限。

三、选项

如果我们编写可移植的应用程序，而这些应用程序可能会依赖于这些可选的支持的功能，那么就需要一种可移植的方法来判断实现是否支持一个给定的选项。

POSIX.1定义了3种处理选项的方法。
（1）编译时选项定义在< unistd.h >中。
（2）与文件或目录无关的运行时选项用sysconf函数来判断。
（3）与文件或目录有关的运行时选项通过调用pathcof或者fpathconf来判断。

如果符号常量未定义，则必须使用sysconf、pathconf或fpathconf来判断是否支持该选项。在这种情况下，这些函数的name参数前缀_POSIX必须替换成_SC或_PC。对于以_XOPEN为前缀的常量，在构成name前必须在其前放置_SC或_PC。

对于每一个选项，有以下3种可能的平台支持状态。
（1）如果符号常量没有定义或定义值为-1，那么该平台在编译时并不支持相应选项。但是有一种可能，即在已支持该选项的新系统上运行老的应用时，即使该选项在应用编译时未被支持，但如今新系统运行时检查会显示该选项已被支持。
（2）如果符号常量的定义值大于0，那么该平台支持相应选项。
（3）如果符合常量的定义值为0，那必须调用sysconf、pathconf或fpathconf来判断相应选项是否受到支持。

pathconf和fpathconf的选项及name参数

sysconf的选项及name参数

四、功能测试宏

如果在编译一个程序时，希望它只与POSIX的定义相关，而不与任何实现定义的常量冲突，那么就需要定义常量__POSIX_C_SOURCE。一旦定义了_POSIX_C_SOURCE，所有POSIX.1头文件都使用此常量来排除任何实现专有的定义。

常量__POSIX_C_SOURCE及__XOPEN_SOURCE被称为功能测试宏。所有功能测试宏都以下划线开始。当要使用它们时，通常在cc命令行中以下列方式定义：
cc -D_POSIX_C_SOURCE=200809L file.c
这样定义使得C程序在包括任何头文件之前，定义了测试宏。如果我们仅想使用POSIX.1定义，那么可将源文件的第一行设置为：
#define_POSIX_C_SOURCE 200809L

五、基本系统数据类型

头文件< sys/type.h >中定义了某些与实现有关的数据类型，他们被称为基本系统数据类型。

一些常用的基本系统数据类型