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Linux操作系统下C语言编程入门 CNT Linux操作系统简介基础知识进程介绍文件操作时间概念消息管理线程操作网络编程Linux下C开发工具介绍 一 Linux操作系统简介 发展历史1969年 KenThompson UNIXMINIX1991年 芬兰赫尔辛基大学LINUS现状和前景大型计算机系统 PC 手持电脑主要特点多用户 多任务 稳定性 安全性 开放性 网络功能应用领域Internet WEB FTP 邮件 DNS服务器 TCP IP路由 防火墙 LAN 嵌入式系统 办公桌面发行版本RedHat Debian 红旗 二 基础知识 源程序的编译gcc编译器g 编译器例 gcc ohellohello cg g ohello ohello cpp编写makefile文件对某个Project编译时 需要编写makefile文件 一般的格式是 Target components 依赖关系 TABrule 规则 makefile有三个非常有用的变量 分别是 代表目标文件 代表所有的依赖文件 代表第一个依赖文件的名称 Makefile实例 ThisisthemakefileCC g CFLAG Wall OplcMain src main cppobj com oobj msgware oobj process oobj rtu oobj lmasrtu oobj schedule oobj rs232 oobj linkcheck oobj msgqueue oobj ping oobj pid oobj paramfile o CC CFLAG lpthread o src main cppobj com oobj msgware oobj process oobj rtu oobj lmasrtu oobj schedule oobj rs232 oobj linkcheck oobj msgqueue oobj ping oobj pid oobj paramfile oobj com o src Communication cpp CC CFLAG c o obj msgware o src MsgWare cpp CC CFLAG c o clean rm fr o 程序的调试打印调试GDB调试头文件和系统求助man例 manwriteman2write 2 表示我们用的write函数是系统调用函数 3 表示函数是C的库函数 三 进程介绍 进程的概念程序和进程程序是一个包含可以执行代码的文件 是一个静态的文件 而进程是一个开始执行但是还没有结束的程序的实例 就是可执行文件的具体实现 当程序被系统调用到内存以后 系统会给程序分配一定的资源 内存 设备等等 然后进行一系列的复杂操作 使程序变成进程以供系统调用 进程的状态新建 运行 阻塞 就绪和完成 进程的标志为了区分各个不同的进程 系统给每一个进程分配了一个ID 系统调用getpid函数可以得到进程的ID 而调用getppid函数可以得到父进程 创建调用该函数进程的进程 的ID getuid可以得到进程所有者的ID getgid可以得到组ID 进程的创建调用fork函数就可以创建一个进程的系统调用 pid tfork 四 文件操作 文件的创建和读写intopen constchar pathname intflags intopen constchar pathname intflags mode tmode open函数有两个形式 其中pathname是我们要打开的文件名 包含路径名称 缺省是认为在当前路径下面 flags可以是下面的一个值或者是几个值的组合 O RDONLY O WRONLY O RDWR O CREAT O APPEND 追加 O TRUNC 如果文件已经存在 则删除文件的内容 O NOBLOCK 非阻塞方式 前面三个标志只能使用任意的一个 如果使用了O CREATE标志 那么我们可以使用open的第二种形式 还要指定mode标志 用来表示文件的访问权限 mode可以是以下情况的组合 S IRUSR用户可以读S IWUSR用户可以写S IXUSR用户可以执行S IRWXU用户可以读写执行 S IRGRP组可以读S IWGRP组可以写S IXGRP组可以执行S IRWXG组可以读写执行 S IROTH其他人可以读S IWOTH其他人可以写S IXOTH其他人可以执行S IRWXO其他人可以读写执行 S ISUID设置用户执行IDS ISGID设置组的执行ID 例 fd open mnt mtd tb data O RDWR O CREAT O TRUNC fd open temp O CREAT S IRUSR S IWUSR S IXUSR S IRGRP S IWGRP S IXGRP S IROTH S IXOTH 文件打开以后 我们就可以调用write和read函数对文件进行读写操作了 ssize tread intfd void buffer size tcount ssize twrite intfd constvoid buffer size tcount fd是我们要进行读写操作的文件描述符 buffer是我们要写入文件内容或读出文件内容的内存地址 count是我们要读写的字节数 read从指定的文件fd中读取count字节到buffer缓冲区中 同时返回count 当读到了文件的结尾或者被一个信号所中断 返回值会小于count 如果是由信号中断引起返回 而且没有返回数据 read会返回 1 且设置errno为EINTR 当程序读到了文件结尾的时候 read会返回0 write从buffer中写count字节到文件fd中 成功时返回实际所写的字节数 关闭文件时 只要调用close函数就可以了 while bytes read read from fd buffer BUFFER SIZE if bytes read 1 文件的属性intaccess constchar pathname intmode 判断文件是否可以进行某种操作 读 写等等 mode可以是以下值的组合 R OK文件可以读 W OK文件可以写 X OK文件可以执行 F OK文件存在测试成功时 函数返回0 当有一项不符合时 返回 1 要获得文件的其他属性 我们可以使用函数stat或者fstat intstat constchar pathname structstat buf intfstat intfiledes structstat buf 返回的文件特性保存在类型为stat的结构体中 包含设备 节点 模式 用户ID 组ID 文件字节数 最后一次访问 修改的时间等信息 参数buf指向该结构 在该结构中 我们感兴趣的成员之一是st mode 它包含了文件类型和文件权限 目录文件的操作C库函数中提供了getcwd函数 可以得到当前工作路径 char getcwd char buffer size tsize Linux下的目录操作函数 intmkdir constchar path mode tmode 创建目录DIR opendir constchar path 打开目录structdirent readdir DIR dir 读取目录intclosedir DIR dir 关闭目录 其他函数intunlink constchar pathname 删除文件intrmdir constchar pathname 删除目录intremove constchar pathname 删除文件或目录intrename constchar oldname constchar newname 文件或目录更名intchmod constchar filename mode tmode intfchmod intfiledes mode tmode chmod和fchmod用于改变文件的访问权限 成功则返回0 否则返回 1 五 时间概念 时间表示和测量time ttime time t tloc 返回自1970年1月1日0点以来的秒数char ctime consttime t clock 将秒数转化成字符串 例 SatDec3110 00 002005localtime取得当地目前的时间和日期mktime将时间结构数据转换成经过的秒数settimeofday设置目前的时间gettimeofday取得目前的时间 可以用作时间的测量 六 消息管理 POSIX无名信号量用主要是用来保护共享资源 使得资源在一个时刻只为一个进程所拥有 信号灯 semaphore 是进程间共享的资源计数器 intsem init sem t sem intpshared unsignedintvalue intsem destroy sem t sem 删除信号灯intsem wait sem t sem 阻塞进程 直到信号灯值大于0 返回时自动将信号灯的值减1intsem post sem t sem 与sem wait相反 将信号灯的值加1 同时发出信号唤醒等待的进程intsem trywait sem t sem 与sem wait相似 但不阻塞intsem getvalue sem t sem 得到信号灯的值 SystemV信号量SystemV的信号量是信号量集 可以包括多个信号灯 每个操作可以同时操作多个信号灯 POSIX是单个信号灯 POSIX有名信号灯支持进程间通信 无名信号灯放在共享内存中时可以用于进程间通信 七 线程操作 线程线程是比进程更小的能独立运行的基本单位 共享程序代码节省资源线程的创建和使用intpthread create pthread t thread pthread attr t attr void start routine void void arg pthread create创建一个线程 thread是用来表明创建线程的ID attr指出线程创建时候的属性 我们用NULL来表明使用缺省属性 start routine函数指针是线程创建成功后开始执行的函数 arg是这个函数的唯一一个参数 表明传递给start routine的参数 例 if pthread create m threadID NULL ThreadQueryData void this 0 if pthread create UpdateThreadId NULL ThreadDownLoadBaseSchedule void this 0 if pthread create SpanUpdateThreadId NULL ThreadUpdateSpanTimeTableToPlc void this 0 voidpthread exit void retval intpthread join pthread thread void thread return pthread exit函数和exit函数类似 用来退出线程 这个函数结束线程 释放函数的资源 并在最后阻塞 直到其他线程使用pthread join函数等待它 然后将 retval的值传递给 thread return 多线程中共同占用某一资源时 注意信号锁机制 八 网络编程 Linux网络知识介绍1 客户端程序和服务端程序网络程序和普通的程序有一个最大的区别是网络程序是由两个部分组成的 客户端和服务器端 网络程序是先有服务器程序启动 等待客户端的程序运行并建立连接 一般的来说是服务端的程序在一个端口上监听 直到有一个客户端的程序发来了请求 2 常用的命令netstat显示网络的连接 路由表和接口等信息 telnet用于远程控制的程序 可以用来调试服务端程序 3 TCP UDP介绍TCP TransferControlProtocol 传输控制协议是一种面向连接的协议 当我们的网络程序使用这个协议的时候 网络可以保证我们的客户端和服务端的连接是可靠的 安全的 UDP UserDatagramProtocol 用户数据报协议是一种非面向连接的协议 这种协议并不能保证我们的网络程序的连接是可靠的 所以我们现在编写的程序一般是采用TCP协议的 初等网络函数介绍 TCP Socket 套接字 套接字是一个通信端口 是一种使用标准UNIX文件描述字和其他程序通信的方法 从程序员的角度来看 它很象文件描述字 因为它同文件和管道一样使用write read来读写数据 但是套接字和普通文件描述字又有不同 首先 套接字除了可以有一个地址以外 还明显包含着关于通信的3个属性 域 类型和协议 其次 套接字的使用可以是非对称的 它通常明确的区分通信的两个进程为客户进程和服务进程 并且允许不同系统或机器上的多个客户与单个服务相连 最后 套接字的创建和各种操作与文件描述字也有所不同 socket 创建套接字 intsocket intdomain inttype intprotocol domain 说明网络程序所在的主机采用的通信协议族 AF UNIX UNIX域 和AF INET Internet域 等 type 网络程序所采用的通讯协议 SOCK STREAM SOCK DGRAM等 SOCK STREAM表示我们使用的是TCP协议 SOCK DGRAM表示我们使用的是UDP协议 protocol TCP UDP 由于已指定协议 这里设置为0 socket调用成功时 返回值为0 否则返回 1 例 skConnectSocket socket AF INET SOCK DGRAM 0 bind 命名套接字 intbind intsockfd structsockaddr my addr intaddrlen sockfd 是由socket调用返回的文件描述符 my addr 是一个指向结构类型sockaddr对象的指针 该对象包含了要指定给socket的地址 addlen socketaddr结构对象的长度 函数调用成功时返回0 否则返回 1 listen 创建连接队列 intlisten intsockfd intbacklog sockfd 是bind返回的文件描述符 backlog 设置请求排队的最大长度 listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字 返回的情况和bind一样 accept 创建新的面向特定客户的套接字 intaccept intsockfd structsockaddr addr int addrlen sockfd 是listen后的文件描述符 addr addrlen是用来给客户端的程序填写的 服务器端只要传递指针就可以了 bind listen和accept服务器端用的函数 accept调用时 服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户程序发出了连接 accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符 这个时候服务器端可以向该描述符写信息了 失败时返回 1 connect 与服务器建立连接 intconnect intsockfd structsockaddr serv addr intaddrlen sockfd socket返回的 同服务端通讯的文件描述符 serv addr 储存了服务器端的连接信息 其中包含了服务端的地址 addrlen serv addr结构对象的长度 connect函数是客户端用来同服务端连接的 成功时返回0 失败时返回 1 套接字连接示意图服务端客户端 socket bind accept listen 阻塞直到收到来自客户的数据报 socket connect 建立连接 write read 数据 请求 read 进程请求 write 数据 回答 read close close 文件结束 读写函数写函数writessize twrite intfd constvoid buf size tnbytes write函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符fd 成功时返回写的字节数 失败时返回 1 并设置errno变量 如果错误为EINTR 表示在写的时候出现了中断错误 如果为EPIPE 表示网络连接出现了问题 对方已经关闭了连接 读函数readssize tread intfd void buf size tnbyte read函数是负责从fd中读取内容 当读成功时 read返回实际所读的字节数 如果返回的值是0表示已经读到文件的结束了 小于0表示出现了错误 如果错误为EINTR说明读是由中断引起的 如果是ECONNREST表示网络连接出了问题 数据的传递 客户端向服务端写 structmy structmy struct client write fd void 用户数据报发送 UDP 两个常用的函数intrecvfrom intsockfd void buf intlen unsignedintflags structsockaddr from int fromlen intsendto intsockfd constvoid msg intlen unsignedintflags structsockaddr to inttolen sockfd buf len的意义和read write一样 分别表示套接字描述符 发送或接收的缓冲区及大小 recvfrom负责从sockfd接收数据 如果from不是NULL 那么from里面存储了信息来源的情况 如果对信息的来源不感兴趣 可以将from和fromlen设置为NULL sendto负责向to发送信息 此时在to里面存储了收信息方的详细资料 例 intiRetVal sendto skConnectSocket pszData len 0 structsockaddr 九 Linux下C开发工具介绍 GNUC编译器 GCC GNUC编译器 GCC 是一个全功能的ANSIC兼容编译器 使用GCCgcc options filenames 不用任何选项编译一个程序时 GCC将会生成 假定编译成功 一个名为a out的可执行文件 o编译选项来为将产生的可执行文件指定一个文件名来代替a out O O2优化选项 g输出调试信息 用GDB调试GCC程序Linux包含了一个叫gdb的GNU调试程序 gdb是一个用来调试C和C 程序的强力调试器 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况 gdb可以提供的以下功能 监视程序中变量的值能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行能一行行的执行你的代码在命令行上键入gdb并按回车键就可以运行gdb了 或者键入gdb直接指定想要调试的程序 gdb基本命令file装入想要调试的可执行文件kill终止正在调试的程序list列出产生执行文件的源代码的一部分next执行一行源代码但不进入函数内部step执行一行源代码而且进入函数内部run执行当前被调试的程序quit终止gdbwatch使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变print显示表达式的值break在代码里设置断点 这将使程序执行到这里时被挂起make使你能不退出gdb就可以重新产生可执行文件shell使你能不离开gdb就执行UNIXshell命令 谢谢 祝新年快乐