Linux 的编程常识(转)

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1.4  Linux 的编程常识

• 标准 (ANSI C, POSIX, SVID, XPG, ...)

• 函数库和系统调用

• 在线文档 (man, info, HOW-TO, ...)

• C 语言编程风格

• 库和头文件的保存位置

• 共享库及其相关配置

1.4.1  标准 (ANSI C, POSIX, SVID, XPG, ...)

• ANSI C：这一标准是 ANSI（美国国家标准局）于 1989 年制定的 C 语言标准。 后来被 ISO（国际标准化组织）接受为标准，因此也称为 ISO C。
  ANSI C 的目标是为各种操作系统上的 C 程序提供可移植性保证，而不仅仅限于 UNIX。 该标准不仅定义了 C 编程语言的语发和语义，而且还定义了一个标准库。这个库可以根据 头文件划分为 15 个部分，其中包括：字符类型 (<ctype.h>)、错误码 (<errno.h>)、 浮点常数 (<float.h>)、数学常数 (<math.h>)、标准定义 (<stddef.h>)、 标准 I/O (<stdio.h>)、工具函数 (<stdlib.h>)、字符串操作 (<string.h>)、 时间和日期 (<time.h>)、可变参数表 (<stdarg.h>)、信号 (<signal.h>)、 非局部跳转 (<setjmp.h>)、本地信息 (<local.h>)、程序断言 (<assert.h>) 等等。
• POSIX：该标准最初由 IEEE 开发的标准族，部分已经被 ISO 接受为国际标准。该标准的具体内容 见 1.1.3。POSIX.1 和 POSIX.2 分别定义了 POSIX 兼容操作系统的 C 语言系统接口 以及 shell 和工具标准。这两个标准是通常提到的标准。
• SVID：System V 的接口描述。System V 接口描述（SVID）是描述 AT&&;T Unix System V 操作 系统的文档，是对 POSIX 标准的扩展超集。
• XPG：X/Open 可移植性指南。X/Open 可移植性指南（由 X/Open Company, Ltd.出版）， 是比 POSIX 更为一般的标准。X/Open 拥有 Unix 的版权，而 XPG 则指定成为 Unix 操作系统必须满足的要求。

1.4.2  函数库和系统调用

1. glibc

众所周知，C 语言并没有为常见的操作，例如输入/输出、内存管理，字符串操作等提供内置的支持。 相反，这些功能一般由标准的“函数库”来提供。GNU 的 C 函数库，即 glibc，是 Linux 上最重要的 函数库，它定义了 ISO C 标准指定的所有的库函数，以及由 POSIX 或其他 UNIX 操作系统 统变种指定的附加特色，还包括有与 GNU 系统相关的扩展。目前，流行的 Linux 系统使用 glibc 2.0 以上的版本。glibc 基于如下标准：

• ISO C: C 编程语言的国际标准，即 ANSI C。
• POSIX：GNU C 函数库实现了 ISO/IEC 9945-1:1996 （POSIX 系统应用程序编程接口， 即 POSIX.1）指定的所有函数。该标准是对 ISO C 的扩展，包括文件系统接口原 语、设备相关的终端控制函数以及进程控制函数。同时，GUN C 函数库还支持部分由 ISO/IEC 9945-2:1993（POSIX Shell 和 工具标准，即 POSIX.2）指定的函数， 其中包括用于处理正则表达式和模式匹配的函数。
• Berkeley Unix：BSD 和 SunOS。GNU C 函数库定义了某些 UNIX 版本中尚未标准化的函数， 尤其是 4.2 BSD, 4.3 BSD, 4.4 BSD Unix 系统（即“Berkeley Unix”)以及“SunOS” （流行的 4.2 BSD 变种，其中包含有某些 Unix System V 的功能）。BSD 函数包括 符号链接、select 函数、BSD 信号处理函数以及套接字等等。
• SVID：System V 的接口描述。GNU C 函数库定义了大多数由 SVID 指定而未被 ISO C 和 POSIX 标准指定的函数。来自 System V 的支持函数包括进程间通信和共享内存、 hsearch 和 drand48 函数族、fmtmsg 以及一些数学函数。
• XPG：X/Open 可移植性指南。GNU C 函数库遵循 X/Open 可移植性指南（Issue 4.2） 以及所有的 XSI（X/Open 系统接口）兼容系统的扩展，同时也遵循所有的 X/Open Unix 扩展。

2. 其他重要函数库

除 glibc 之外，流行的 Linux 发行版中还包含有一些其他的函数库，这些函数库具有重要地位， 例如：

• GNU Libtool：GNU Libtool 实际是一个脚本生成工具，它可以为软件包开发者提供一般性 的共享库支持。
  以前，如果源代码包的开发者要利用共享库的优点，则必须为每个软件包可支持的平台编写 定制的支持代码。并且还需要设计配置接口，以便软件包的安装程序能够正确选择要建立的 库类型。利用 GNU Libtool，则可以简化开发者的这一工作。它在一个单独的脚本中同时封装 了与平台相关的依赖性以及用户界面。GNU Libtool 可使每个宿主类型的完整功能可通过 一般性的接口获得，同时为程序员隐藏了宿主的特殊性。GNU Libtool 一致性接口是可靠的， 用户不必阅读那些晦涩的文档，以便在每个平台上建立共享库。他们只需运行软件包的配置 脚本，而由 libtool 完成繁复的工作。
• CrackLib：CrackLib 为用户提供了一个 C 语言函数接口，利用这一函数，可避免用户选择 容易破解的密码。该函数库可在类似 passwd 的程序中使用。
• LibGTop：LibGTop 是一个能够获取进程信息以及系统运行信息的函数库，这些信息包括： 系统的一般信息、SYS V IPC 限制、进程列表、进程信息、进程映射、文件系统使用信息等。
• 图形文件操作函数库：包括 libungif、libtiff、libpng、Imlib, libjpeg 等，可分别用来操作 GIF、TIFF、PNG、JPEG 以及其他一些格式图形文件。

3. 系统调用

系统调用是操作系统提供给外部程序的接口。在 C 语言中，操作系统的系统调用通常通过 函数调用的形式完成，这是因为这些函数封装了系统调用的细节，将系统调用的入口、参数以及 返回值用 C 语言的函数调用过程实现。在 Linux 系统中，系统调用函数定义在 glibc 中。

谈到系统调用时，需要注意如下几点：

• 系统调用函数通常在成功时返回 0 值，不成功时返回非零值。如果要检查失败原因，则 要判断 errno 这个全局变量的值，errno 中包含有错误代码。
• 许多系统调用的返回数据通常通过引用参数传递。这时，需要在函数参数中传递一个 缓冲区地址，而返回的数据就保存在该缓冲区中。
• 不能认为系统调用函数就要比其他函数的执行效率高。要注意，系统调用是一个非常耗时 的过程。

有关系统调用我们将在以后详细讲述。

1.4.3  在线文档 (man, info, HOW-TO, ...)

1. man

man，即 manunal，是 UNIX 系统手册的电子版本。根据习惯，UNIX 系统手册通常分为 不同的部分（或小节，即 section），每个小节阐述不同的系统内容。目前的小节划分如下：

1. 命令：普通用户命令
2. 系统调用：内核接口
3. 函数库调用：普通函数库中的函数
4. 特殊文件：/dev 目录中的特殊文件
5. 文件格式和约定：/etc/passwd 等文件的格式
6. 游戏。
7. 杂项和约定：标准文件系统布局、手册页结构等杂项内容
8. 系统管理命令。
9. 内核例程：非标准的手册小节。便于 Linux 内核的开发而包含

其他手册小节：

• l: PostgreSQL 数据库命令
• n: TCL/TK 命令

手册页一般保存在 /usr/man 目录下，其中每个子目录（如 man1, man2, ..., manl, mann） 包含不同的手册小节。使用 man 命令查看手册页。

man 命令行：
man [-acdfFhkKtwW] [-m system] [-p string] [-C config_file] [-M path] [-P pager] [-S section_list] [section] name

常用命令行：
$ man open
$ man 7 man
$ man ./myman.3

2. info

Linux 中的大多数软件开发工具都是来自自由软件基金会的 GNU 项目，这些工具软件 件的在线文档都以 info 文件的形式存在。info 程序是 GNU 的超文本帮助系统。

info 文档一般保存在 /usr/info 目录下，使用 info 命令查看 info 文档。

要运行 info，可以在 shell 提示符后输入 info，也可以在 GNU 的 emacs 中键入 Esc-x 后跟 info。

info 帮助系统的初始屏幕显示了一个主题目录，你可以将光标移动到带有 * 的主题菜单上面，然后按回车键
进入该主题，也可以键入 m，后跟主题菜单的名称而进入该主题。例如，你可以键入 m，然后再键入 gcc 而进
进入 gcc 主题中。
如果你要在主题之间跳转，则必须记住如下的几个命令键：
* n：跳转到该节点的下一个节点；
* p：跳转到该节点的上一个节点；
* m: 指定菜单名而选择另外一个节点；
* f：进入交叉引用主题；
* l：进入该窗口中的最后一个节点；
* TAB：跳转到该窗口的下一个超文本链接；
* RET：进入光标处的超文本链接；
* u：转到上一级主题；
* d：回到 info 的初始节点目录；
* h：调出 info 教程；
* q：退出 info。

#DEMO#

3. HOW-TO

可供用户参考的联机文档的另一种形式是 HOWTO 文件，这些文件位于系统的 /usr/doc/HOWTO 目录下。 HOWTO 文件的文件名都有一个 -HOWTO 后缀，并且都是文本文件。

每一个 HOWTO 文件包含 Linux 某一方面的信息，例如它支持的硬件或如何建立一个引导盘。

要想查看这些文件，进入 /usr/doc/HOWTO 目录，使用 more 命令，具体形式如下：
$ cd /usr/doc/HOWTO; more topic-name-HOWTO

另外，HOWTO 文档还有其他格式的文件，例如 HTML 和 PS 等，保存在 /usr/doc/HOWTO/other-formats 下。

4. 其他

Linux 的内核文档一般包含在内核源代码中，目录如下：/usr/src/linux-2.x.x/Documentation

/usr/doc 目录下包含有大量与特定软件或函数库相关的说明性文档。

1.4.4  C 语言编程风格

编写这一小节的目的是提醒大家在编程过程中注意编程风格。如果你只是在编写一些小的练习程序，程序 只有一两百行长的话，编程风格可能并不重要。然而，如果你和许多人一起进行开发工作，或者，你希望 在过一段时间之后，还能够正确理解自己的程序的话，就必须养成良好的编程习惯。在诸多编程习惯当中 ，编程风格是最重要的一项内容。

良好的编程风格可以在许多方面帮助开发人员。如果你阅读过 Linux 内核源代码的话，可能会对程序的 优美编排所倾倒。良好的编程风格可以增加代码的可读性，并帮助你理清头绪。如果程序非常杂乱，大 概看一眼就该让你晕头转向了。编程风格最能体现一个程序员的综合素质。

许多读者可能对 Windows 所推崇的匈牙利命名法很熟悉。这种方法定义了非常复杂的函数、变量、类型 等的命名方法，典型的命名方法是采用大小写混写的方式，对于变量名称，则采用添加前缀的办法来表示 其类型，例如:
char szBuffer[20];
int nCount;
利用 sz 和 n 分别代表字符串和整数。为了表示一个变量名称，采用如下的变量名称是可能的：
int iThisIsAVeryLongVariable;

在 Linux 中，我们经常看到的是定义非常简单的函数接口和变量名称。在 Linux 内核的源代码中，可以看 到 Linux 内核源代码的编码风格说明（/ Documentation/CodingStyle）。UNIX 系统的一个 特点是设计精巧，并遵守积木式原则。C 语言最初来自 UNIX 操作系统，与 UNIX 的设计原则一样， C 语言被广泛认可和使用的一个重要原因是它的灵活性以及简洁性。因此，在利用 C 语言编写程序时， 始终应当符合其简洁的设计原则，而不应当使用非常复杂的变量命名方法。Linus 为 Linux 内核定义 的 C 语言编码风格要点如下：

1. 缩进时，使用长度为 8 个字符宽的 Tab 键。如果程序的缩进超过 3 级，则应考虑重新设计程序。
2. 大括号的位置。除函数的定义体外，应当将左大括号放在行尾，而将右大括号放在行首。 函数的定义体应将左右大括号放在行首。如下所示：
   int function(int x, int y)
   {
           if (x == y) {
                   ...
           } else if (x > y) {
                   ...
           } else {
                   ...
           }
   
           return 0;
   }
   
3. 应采用简洁的命名方法。对变量名，不赞成使用大小写混写的形式，但鼓励使用描述性的名称； 尽可能不使用全局变量；不采用匈牙利命名法表示变量的类型；采用短小精悍的名称表示局部变量； 保持函数短小，从而避免使用过多的局部变量。
4. 保持函数短小精悍。
5. 不应过分强调注释的作用，应尽量采用好的编码风格而不是添加过多的注释。

1.4.5  库和头文件的保存位置

1. 函数库

• /lib：系统必备共享库
• /usr/lib：标准共享库和静态库
• /usr/i486-linux-libc5/lib：libc5 兼容性函数库
• /usr/X11R6/lib：X11R6 的函数库
• /usr/local/lib：本地函数库

2. 头文件

• /usr/include：系统头文件
• /usr/local/include：本地头文件

1.4.6  共享库及其相关配置

• /etc/ld.so.conf：包含共享库的搜索位置
• ldconfig：共享库管理工具，一般在更新了共享库之后要运行该命令
• ldd：可查看可执行文件所使用的共享库