Unix环境高级编程第二章摘记
概述
历史上由于版权等原因，上个世纪80年代出现了Unix的多个分支，后来为了有一个统一的标准，美国政府及其他很多团体做了大量标准化工作。
Unix标准化
ISO C
1990 年，国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC将ANSI C 1989作为了国际标准。现在C标准由 WG14这个小组来维护和开发。 标准化的内容不止C的语法和语义，还包括C标准库。标准的最近一次更新是在1999 年，改进了对数字处理应用的支持，引入了 restrict关键字，表示该指针引用的对象在函数内只能通过该指针来访问，可参考《用 C99 进行开放源代码的开发》 http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-c99/index.html。
IEEE POSIX
Portable Operating System Interface for Unix ，是由IEEE发展起来的标准簇(a family of standards)。最初该标准只是局限于Unix系统和类Unix(Unix-like)系统，后来扩展到各式操作系统。凡是符合POSIX的OS必 须提供标准定义的服务。
标准在不断变化，由最初的1003.1在1990年发展成为POSIX.1；1993年发布1003.1的修正版， 1996年，标准更新成ISO/IEC 99451:1996，它包含了多线程编程接口；99年又加进了更多的实时接口(real-time interfaces)；一年后，标准内容又有所增加。
POSIX.1中包含了ISO C的标准库函数。它的接口可分为必需的和可选的。
POSIX.1标准由Austin Group来维护。
单个UNIX规范( the Single UNIX Specification)
单个UNIX规范(SUS)是POSIX.1的超集，指定了一些额外的接口。系统接口的完全集合称作X/OPEN系统接口(XSI)。
Open Group拥有UNIX的商标，一个Unix系统必须实现单个UNIX规范中定义的接口。
联邦信息处理标准（Federal Information Processing Standard， FIPS）
UNIX系统实现
Unix在Bell实验室外广泛发布起始于在PDP-11上的分时系统Unix Version6和Version7。Unix的三大分支：
a)Unix系统的商业版本(AT&T的System III和System V)
b)加州大学伯克利分校的4.xBSD实现
c)Unix系统的研究版本，由 Bell实验室的计算科学研究中心开发
UNIX System V Release 4(SVR4)
SVR4是AT&T的UNIX系统实验室的产品。
4.4BSD
起初的BSD系统利用了一些AT&T的源代码，由此引起了一些版权的问题，因此花了很长的时间用非AT&T的源代码代替了原来的实现。4.4BSD-Lite, release 2是加州大学伯克利分校CSRG发布的最终版本。
FreeBSD
基于4.4BSD-Lite的操作系统。其他基于BSD的免费操作系统还有NetBSD(强调不同硬件平台间的可移植性)和OpenBSD(类似于FreeBSD，但更强调安全性)。
Linux
在GNU GPL下自由可用的OS，内核由Linus Torvalds在1991年首先开发。
Mac OS X
Mac OS X的核心操作系统叫做Darwin，Darwin也是一个开源工程。Mac OS X基于Mach内核和FreeBSD开发的。
Solaris
Sun微系统公司开发的Unix系统。
其它的UNIX系统
AIX，IBM公司
HP-UX，HP公司
IRIX，Silicon Graphics
UnixWare,SCO
标准和实现间的关系
不同的实现对标准的兼容程度是不同的。
限制limits
各种实现定义了许多幻数(magic number)和常量，它们的存在给程序的移植带来了不便。标准化的努力使有方法可以确定这些幻数和 实现定义的限制(implementation-defined limits)(即在某个实现中定义的符号),从而极大的增强了软件的移植能力。
需要两种类型的限制:
a) 编译时限制Compile-time limits
b) 运行时限制Runtime limits
那些编译时限制可以直接定义在程序包含的头文件中，但运行时的限制需要进程调用一个函数来获得它们的值。
某些限制在一个给定的实现上是固定的(可以在头文件中静态地定义)，而在其他实现上是可变的(需要运行时函数调用，三个conf函数： sysconf,pathconf和 fpathconf)。
ISO C限制
由ISO C定义的限制都是编译时限制。limits.h，float.h，stdio.h中定义了各种限制，参考教程。
POSIX限制
定义了许多限制和常量，可分5类：
a)不变的最小值，参见教程图2.8
b)不变值 SSIZE_MAX
c)运行时可增加值 CHARCLASS_NAME_MAX, COLL_WEIGHTS_MAX, LINE_MAX, NGROUPS_MAX, 和 RE_DUP_MAX
d)运行时不变值，可能未定义 ARG_MAX, CHILD_MAX, HOST_NAME_MAX, LOGIN_NAME_MAX, OPEN_MAX, PAGESIZE, RE_DUP_MAX, STREAM_MAX, SYMLOOP_MAX, TTY_NAME_MAX, 和 TZNAME_MAX
e)路径名变量值，可能未定义 FILESIZEBITS, LINK_MAX, MAX_CANON, MAX_INPUT, NAME_MAX, PATH_MAX, PIPE_BUF, 和 SYMLINK_MAX
XSI限制
XSI为处理实现限制定义的常量包括：
a)不变的最小值，见教程图2.9
b)数字的限制：LONG_BIT 和 WORD_BIT
c)运行时不变值，可能未定义：ATEXIT_MAX, IOV_MAX, 和 PAGE_SIZE
sysconf, pathconf, 和 fpathconf 函数
通过头文件列出的最小值对一个实现来说是必须支持的，但要找出某个系统实际支持的限制，就需要在编译时和运行时确定。运行时限制可以通过调用下列三个函数来获得：
#include
long sysconf(int name);
long pathconf(const char *pathname, int name);
long fpathconf(int filedes, int name);
三个函数返回: 如果正确，返回相关限制值, 错误则返回1
sysconf的name参数参考教程图2.10;pathconf 和 fpathconf的参数name参考图2.11
关于这三个函数的返回值：
a)如果参数名name不是一个正确的常量值，则返回1，且置errno为EINVAL；
b)一些参数可能会返回相关的可用值，也可能返回一个指示，它表示值未确定；
c)_SC_CLK_TCK做参数返回每秒的时钟嘀哒数，以用于times函数的返回值
对于pathconf的pathname参数和fpathconf的fields参数有一些限制，若不满足，结果将是未定义的。
a)_PC_MAX_CANON 和 _PC_MAX_INPUT 引用的必须是终端文件(terminate file)
b)_PC_LINK_MAX 的引用文件可以是一个文件，或者一个目录。当引用一个目录时，返回值是目录的最大链接计数，而非该目录下的文件名。
c)_PC_FILESIZEBITS 和 _PC_NAME_MAX的引用文件必须是目录。
d)_PC_PATH_MAX 的引用文件必须是目录。
e)_PC_PIPE_BUF 的引用文件必须是管道(pipe)，命名管道(FIFO)或者目录
f)_PC_SYMLINK_MAX 的引用文件必须是目录。
awk工具的使用参考 http://man.lupaworld.com/content/manage/ringkee/awk.htm
未确定的运行时限制
可选项
在某个标准中的可选项会影响软件的移植，为此SUS定义了三种方法来处理：
a)编译时选项定义在
b)与某个文件或目录无关联的运行时选项用sysconf函数来确定
c)与某个文件或目录相关联的运行时选项通过调用pathconf或fpathconf来确定
特征测试宏
头 文件中定义了许多的POSIX.1和XSI符号，而且绝大多数实现都在里面加入了它们自己的定义。通过定义常量_POSIX_C_SOURCE，可使我们 的程序在编译时只依赖于POSIX定义，而排出了任何实现定义限制。这样的常量_POSIX_C_SOURCE(还有_XOPEN_SOURCE)被称作 特征测试宏(feature test macros)。使用它们时，典型的定义是在编译命令中，如
cc -D_POSIX_C_SOURCE=200112 file.c
也可以在源文件的首行定义
#define _POSIX_C_SOURCE 200112
__STDC__也是一个特征测试宏，如果某个编译器符合ISO C标准，它将被自动定义。
原始系统数据类型Primitive System Data Types
头文件定义了一些与实现独立(implementation-dependent)的数据类型，用typedef定义，绝大多数以_t结尾，通常它们也在其他头文件中有所定义，它们被称作原始系统数据类型。增加了程序的可移植性。
标准间的冲突
小结
历史上由于版权等原因，上个世纪80年代出现了Unix的多个分支，后来为了有一个统一的标准，美国政府及其他很多团体做了大量标准化工作。
Unix标准化
ISO C
1990 年，国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC将ANSI C 1989作为了国际标准。现在C标准由 WG14这个小组来维护和开发。 标准化的内容不止C的语法和语义，还包括C标准库。标准的最近一次更新是在1999 年，改进了对数字处理应用的支持，引入了 restrict关键字，表示该指针引用的对象在函数内只能通过该指针来访问，可参考《用 C99 进行开放源代码的开发》 http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-c99/index.html。
IEEE POSIX
Portable Operating System Interface for Unix ，是由IEEE发展起来的标准簇(a family of standards)。最初该标准只是局限于Unix系统和类Unix(Unix-like)系统，后来扩展到各式操作系统。凡是符合POSIX的OS必 须提供标准定义的服务。
标准在不断变化，由最初的1003.1在1990年发展成为POSIX.1；1993年发布1003.1的修正版， 1996年，标准更新成ISO/IEC 99451:1996，它包含了多线程编程接口；99年又加进了更多的实时接口(real-time interfaces)；一年后，标准内容又有所增加。
POSIX.1中包含了ISO C的标准库函数。它的接口可分为必需的和可选的。
POSIX.1标准由Austin Group来维护。
单个UNIX规范( the Single UNIX Specification)
单个UNIX规范(SUS)是POSIX.1的超集，指定了一些额外的接口。系统接口的完全集合称作X/OPEN系统接口(XSI)。
Open Group拥有UNIX的商标，一个Unix系统必须实现单个UNIX规范中定义的接口。
联邦信息处理标准（Federal Information Processing Standard， FIPS）
UNIX系统实现
Unix在Bell实验室外广泛发布起始于在PDP-11上的分时系统Unix Version6和Version7。Unix的三大分支：
a)Unix系统的商业版本(AT&T的System III和System V)
b)加州大学伯克利分校的4.xBSD实现
c)Unix系统的研究版本，由 Bell实验室的计算科学研究中心开发
UNIX System V Release 4(SVR4)
SVR4是AT&T的UNIX系统实验室的产品。
4.4BSD
起初的BSD系统利用了一些AT&T的源代码，由此引起了一些版权的问题，因此花了很长的时间用非AT&T的源代码代替了原来的实现。4.4BSD-Lite, release 2是加州大学伯克利分校CSRG发布的最终版本。
FreeBSD
基于4.4BSD-Lite的操作系统。其他基于BSD的免费操作系统还有NetBSD(强调不同硬件平台间的可移植性)和OpenBSD(类似于FreeBSD，但更强调安全性)。
Linux
在GNU GPL下自由可用的OS，内核由Linus Torvalds在1991年首先开发。
Mac OS X
Mac OS X的核心操作系统叫做Darwin，Darwin也是一个开源工程。Mac OS X基于Mach内核和FreeBSD开发的。
Solaris
Sun微系统公司开发的Unix系统。
其它的UNIX系统
AIX，IBM公司
HP-UX，HP公司
IRIX，Silicon Graphics
UnixWare,SCO
标准和实现间的关系
不同的实现对标准的兼容程度是不同的。
限制limits
各种实现定义了许多幻数(magic number)和常量，它们的存在给程序的移植带来了不便。标准化的努力使有方法可以确定这些幻数和 实现定义的限制(implementation-defined limits)(即在某个实现中定义的符号),从而极大的增强了软件的移植能力。
需要两种类型的限制:
a) 编译时限制Compile-time limits
b) 运行时限制Runtime limits
那些编译时限制可以直接定义在程序包含的头文件中，但运行时的限制需要进程调用一个函数来获得它们的值。
某些限制在一个给定的实现上是固定的(可以在头文件中静态地定义)，而在其他实现上是可变的(需要运行时函数调用，三个conf函数： sysconf,pathconf和 fpathconf)。
ISO C限制
由ISO C定义的限制都是编译时限制。limits.h，float.h，stdio.h中定义了各种限制，参考教程。
POSIX限制
定义了许多限制和常量，可分5类：
a)不变的最小值，参见教程图2.8
b)不变值 SSIZE_MAX
c)运行时可增加值 CHARCLASS_NAME_MAX, COLL_WEIGHTS_MAX, LINE_MAX, NGROUPS_MAX, 和 RE_DUP_MAX
d)运行时不变值，可能未定义 ARG_MAX, CHILD_MAX, HOST_NAME_MAX, LOGIN_NAME_MAX, OPEN_MAX, PAGESIZE, RE_DUP_MAX, STREAM_MAX, SYMLOOP_MAX, TTY_NAME_MAX, 和 TZNAME_MAX
e)路径名变量值，可能未定义 FILESIZEBITS, LINK_MAX, MAX_CANON, MAX_INPUT, NAME_MAX, PATH_MAX, PIPE_BUF, 和 SYMLINK_MAX
XSI限制
XSI为处理实现限制定义的常量包括：
a)不变的最小值，见教程图2.9
b)数字的限制：LONG_BIT 和 WORD_BIT
c)运行时不变值，可能未定义：ATEXIT_MAX, IOV_MAX, 和 PAGE_SIZE
sysconf, pathconf, 和 fpathconf 函数
通过头文件列出的最小值对一个实现来说是必须支持的，但要找出某个系统实际支持的限制，就需要在编译时和运行时确定。运行时限制可以通过调用下列三个函数来获得：
#include
long sysconf(int name);
long pathconf(const char *pathname, int name);
long fpathconf(int filedes, int name);
三个函数返回: 如果正确，返回相关限制值, 错误则返回1
sysconf的name参数参考教程图2.10;pathconf 和 fpathconf的参数name参考图2.11
关于这三个函数的返回值：
a)如果参数名name不是一个正确的常量值，则返回1，且置errno为EINVAL；
b)一些参数可能会返回相关的可用值，也可能返回一个指示，它表示值未确定；
c)_SC_CLK_TCK做参数返回每秒的时钟嘀哒数，以用于times函数的返回值
对于pathconf的pathname参数和fpathconf的fields参数有一些限制，若不满足，结果将是未定义的。
a)_PC_MAX_CANON 和 _PC_MAX_INPUT 引用的必须是终端文件(terminate file)
b)_PC_LINK_MAX 的引用文件可以是一个文件，或者一个目录。当引用一个目录时，返回值是目录的最大链接计数，而非该目录下的文件名。
c)_PC_FILESIZEBITS 和 _PC_NAME_MAX的引用文件必须是目录。
d)_PC_PATH_MAX 的引用文件必须是目录。
e)_PC_PIPE_BUF 的引用文件必须是管道(pipe)，命名管道(FIFO)或者目录
f)_PC_SYMLINK_MAX 的引用文件必须是目录。
awk工具的使用参考 http://man.lupaworld.com/content/manage/ringkee/awk.htm
未确定的运行时限制
可选项
在某个标准中的可选项会影响软件的移植，为此SUS定义了三种方法来处理：
a)编译时选项定义在
b)与某个文件或目录无关联的运行时选项用sysconf函数来确定
c)与某个文件或目录相关联的运行时选项通过调用pathconf或fpathconf来确定
特征测试宏
头 文件中定义了许多的POSIX.1和XSI符号，而且绝大多数实现都在里面加入了它们自己的定义。通过定义常量_POSIX_C_SOURCE，可使我们 的程序在编译时只依赖于POSIX定义，而排出了任何实现定义限制。这样的常量_POSIX_C_SOURCE(还有_XOPEN_SOURCE)被称作 特征测试宏(feature test macros)。使用它们时，典型的定义是在编译命令中，如
cc -D_POSIX_C_SOURCE=200112 file.c
也可以在源文件的首行定义
#define _POSIX_C_SOURCE 200112
__STDC__也是一个特征测试宏，如果某个编译器符合ISO C标准，它将被自动定义。
原始系统数据类型Primitive System Data Types
头文件
标准间的冲突
小结