APUE学习笔记(1）——UNIX基础知识（第一章）

 

        首先给出一个APUE2e英文电子书的链接：  http://book.chinaunix.net/special/ebook/addisonWesley/APUE2/大家可参照该书的内容来点评这一系列学习笔记。

        这一章讲的是UNIX系统的一些基础知识，对后续各章中所要涉及到的知识做了个大概介绍。依照我的理解，这一章重点要掌握的是如下一些概念：系统调用和库函数，程序、进程和线程，出错处理，时间度量。至于其他概念如文件和目录，输入输出，信号等概念可粗略了解，因为后面的章节有很详细的介绍。

1、系统调用和库函数

    系统调用：操作系统提供的可直接进入内核的接口。

     库函数：在系统调用基础上开发的功能接口。

    两者的区别：系统调用直接调用内核，功能简单，数量小（符合以“最简单的设计满足最大的效用”的设计原则），如read，write的就是系统调用。库函数：在系统调用的基础上，开发的提供较为复杂功能的接口，如库函数scanf和printf就是在系统调用（read和write）的基础上添加了缓冲控制等而实现的。

     相同点：都为编程者提供现成的服务，从使用者的角度来说没有区别。

     启示：Ｃ程序设计和unix环境编程的联系。Ｃ程序设计是一个语言层面的东西，我们所要做的就是利用它所提供的各种库函数来编程。但是这些库函数的实现必然是涉及到具体的平台的，它们的实现必然依赖于某具体平台的提供的系统调用。大家一定有这样的体会：在windows下用ｃ编程，如果不使用windows提供的api，要编出个像样的程序是很难的，所以抛开具体环境谈编程（可移植并不是不考虑具体环境，而是在慎重考虑具体环境做出好的兼容性设计）无异于纸上谈兵。UNIX是一个具体环境，在其下用语言编程就是unix环境编程。关于这个问题，当我们在第二张章中讲述各标准(ISOC、POSIX.1和SUS)时，会有更深刻的体会。

２、程序、进程和线程

　　这个一般的操作系统系统教材上都有，简单地说一下。

　　程序和进程。程序是一个静态的概念，指的是可执行文件。当可执行文件被执行时，这个执行的实例就是进程。一个程序可能对应多个进程，如windows下记事本是一个程序，当你打开多个时它就运行了多个执行实例，即它对应了多个进程，这个可以用任务管理器验证。进程是多任务ＯＳ的概念，是为了提供并发性而提供的。

　　进程和线程。在不支持线程的os中，进程是cpu调度的单位，即某个进程要么运行，要么不运行。但是，对于某些具体问题，其内部有相对独立的部分Ａ和Ｂ（如telnet终端，其读用户和读网络是两个较为独立的部分），在不支持线程的OS下，Ａ的运行受Ｂ的影响（如Ａ可能因Ｂ被阻塞而被阻塞）。在这样一种情况下，我们可将Ａ和Ｂ分别作为一个cpu调度的单位，即分别以线程运行，但考虑到Ａ和Ｂ相互之间交互比较多，共享的东西比较多，所以线程共享进程内的地址空间、文件描述符等资源。可以看出这个时候进程是资源分配的单位，而线程则是cpu调度的单位了。

３、出错处理

　　健壮性是程序的重要保证，而正确的出错处理是保证健壮性的一个重要环节。

　　C的传统出错处理方法有三种：返回一个状态码来表明成功或失败，把错误码赋值给一个全局标记并且让其他的函数来检测，终止整个程序。

　　第一种我们很常见，如malloc函数返回一个空指针来指示分配失败。

　　第二种在unix机制中很常见。unix进程用全局的变量errno(对于多线程环境，每个线程都有其局部的errno)来存储错误，不同的errno值代表不同的错误值（如errno等于EACESS代表权限不够，ENOENT代表文件或目路不存在）。我们可以用strerr或perror函数来检测errno值，并打印相应的错误信息。

　　第三种在Ｃ库中也很常见。我们可以用exit或abort来终止程序，这一般在程序遇到了致命性错误时才使用。exit与abort的不同在于前者会做一些清理性工作，如清空流、关闭文件等，而后者不做。

４、时间度量

　　Unix系统使用两种时间：日历时间和进程时间。时间度量很重要，因为我们的日志系统、文件系统等都以其为基础。

　　日历时间是自1970-01-01 00:00:00以来UTC(国际标准时间)所经过的秒数的累计值。日历时间是绝对时间，我们的文件修改时间等往往用它来记录。

　　进程时间是另一个我们接触得很多的时间。它以时钟嘀嗒来计算，历史上每秒钟曾取为50、60或100个嘀嗒，对于具体的系统我们可以用sysconf函数(第２章中讲述)来取得每秒钟所对应的时钟嘀嗒数。

　　UNIX系统的进程时间又分为三种：时钟时间、用户CPU时间和系统CPU时间。时钟时间是进程从开始到运行结束的时间总量，很显然它与系统当前的负荷有关。用户CPU时间是执行用户指令（非系统调用）所用的时间。系统CPU时间是执行内核调用所用的时间。用户CPU时间和系统CPU时间之和被统称为CPU时间。

　　我们常用进程时间特别是CPU时间来衡量程序的质量。如第五章就以它们为标准，比较了使用IO标准库(fgets和fputs等)的程序和直接使用系统调用(write、read等)的程序的性能差异。

５、习题

　　该章习题简单，需要注意的是1.4的答案是按新版本的出错处理机制（如习题答案所说的那种机制）给出的，而附录中给出的错误处理机制还是以前的老版本(errno并不需要保存)。

　　好，头晕晕的了，就写到这里了^_^