APUE（3rd） 学习笔记：01：第一章：UNIX基础知识

一个简单的学习笔记，主要用于记录书中的要点，自己的理解&疑问，以及课后习题；最重要的是，以此作为自我监督的手段，督促自己不要半途而废。

开发环境：Ubuntu 14.10 64位（自带 GCC 4.9.1）

一、Unix体系结构

严格意义上来说，可将操作系统定义为一种软件，它控制计算机硬件资源，提供程序运行环境。通常将这种软件称为内核。

内核的接口被成为系统调用（SystemCall）。

公用函数库构建在系统调用接口之上，应用程序既可以使用公用函数库，也可以使用系统调用。

二、文件和目录

目录（directory）是一个包含目录项的文件。

目录项中的各个名字称为文件名。理论上，只有斜线（/）和空字符（这里是指\0，和字符串的结束符一样）不能出现在文件名中。

这里和Windows有一些区别，在Windows中，（/\ : * ? “ < >|）都不能出现在文件名中，当你试图用这些字符给文件命名时会有提示，如果想要编写跨平台的程序，可能需要注意这个问题。

创建新目录时会自动创建两个文件名：.（点）和..（点点），分别表示当前目录和父目录。对于根目录，二者的内容是一样的，都是当前目录。

绝对路径（Absolutepathname）：以斜线（/）开头的路径名。

相对路径（Relativepathname）：不以斜线开头的路径名。

书中图1-3给出了一个ls命令的简单实现，我们可以试试将其改写成递归的形式，也就是可以把所有子目录都打印出来。

#include 
#include 

#include 

// 目录的type宏定义是DT_DIR
void list_dir(const char* dir)
{
    DIR* dp = opendir(dir);
    if (NULL == dp)
        return;

    struct dirent* dirp = NULL;
    while (true)
    {
        dirp = readdir(dp);
        if (NULL == dirp)
            break;

        // 一定要过滤掉点和点点，否则会陷入无限循环
        if (std::string(dirp->d_name) == "." || 
            std::string(dirp->d_name) == "..")
            continue;

        std::cout << dirp->d_name << ": " << (int)dirp->d_type << std::endl;
        if (DT_DIR == dirp->d_type)
        {
            // 把路径补充完整
            std::string nextDir = std::string(dir) + "/" + dirp->d_name;
            list_dir(nextDir.c_str());
        }
    }

    closedir(dp);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        std::cout << "Usage: ls directory_name" << std::endl;
        return -1;
    }
    
    list_dir(argv[1]);

    return 0;
}

三、输入和输出

文件描述符（FileDescriptor）：通常是一个小的非负整数，内核用以标识一个特定进程正在访问的文件。

按惯例，每当运行一个新程序时，所有的shell都为其打开3个文件描述符，标准输入（standardinput）、标准输出（standardoutput）以及标准错误（standarderror）。

问题：图1-4中的代码，BUFFSIZE的值如何影响程序的效率？

四、程序和进程

程序（Program）是一个存储在磁盘上某个目录中的可执行文件。（静态的）

程序的执行实例被称为进程（Process）。（动态的）

fork()函数创建一个新进程。新进程是调用进程的一个副本，我们称调用进程为父进程，新创建的进程为子进程。fork对父进程返回新的子进程的ID（一个非负整数），对子进程返回0（可以通过fork的返回值，来判断当前进程是父进程还是子进程）。因为fork创建一个新进程，所以说它被（父进程）调用一次，但（分别在父进程和子进程中）返回两次。

一个进程内的所有线程共享同一地址空间、文件描述符、栈以及与进程相关的属性。因为它们能访问同一存储区，所以各线程在访问共享数据时需要采取同步措施以避免不一致性。

五、出错处理

在多线程的环境中，多个线程共享进程地址空间，但每个线程都有属于它自己的局部errno，以避免一个线程干扰另一个线程。

对于errno应注意两条规则：

1、如果没有出错，其值不会被例程清除。因此，仅当函数的返回值指明错误时，才检验其值。

2、任何函数都不会将errno值设置为0，而且在中定义的所有常量都不为0。

（在手册中提到：一次成功的调用，也可能会修改errno的值）

六、信号

进程有3种处理信号的方式：

1、忽略信号；

2、按系统默认方式处理；

3、提供一个函数，信号发生时调用该函数，这被称为捕捉该信号；

终端键盘上产生信号的两种方法：

1、中断键（interruptkey）：通常是Delete键或Ctrl+ C；

2、退出键（quitkey）：通常是Ctrl+ \；

这两种方式都用于中断当前运行的进程。

注意kill函数和kill命令的区别，两者都用于给进程发信号：

kill函数是一个系统调用；

kill命令是一个终端命令，默认信号是SIGTERM；

文档中提到signal函数的行为会随系统版本的不同而不同，推荐使用sigaction函数替代signal函数

使用sigaction改写图1-10的程序

    //if (signal(SIGINT, sig_int) == SIG_ERR)
    //    err_sys("signal error");
    struct sigaction myAction;
    myAction.sa_handler = sig_int;
    if (sigaction(SIGINT, &myAction, NULL) != 0)
        err_sys("sigaction error");

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课后习题：

1、用ls命令

2、在a.out第一次运行之后，第二次运行之前，系统中创建了两个新的进程852和853

3、因为perror的参数是char*指针类型，加上const表示函数不会（也不应该）修改该指针所指向的值；而strerror的参数是int类型，以拷贝的方式传入，即时函数内修改了这个值，也不会影响实参。