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Abstract

我的Linux应用程序开发笔记，从这里开始我的Linux开发之旅。

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Table of Contents

1. C语言基础 1.1. 指针与数组2. Linux程序开发基础概念 3. 文件处理 4. Linux环境 Chapter 1. C语言基础

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1.1. 指针与数组

Linux是使用C语言开发的，基于Linux平台的应用程序开发，C语言是首选的开发语言。本章记录C语言的基本概念\ 和基础知识。

1.1. 指针与数组

• C语言中专门用来存放内存地址的变量叫指针（pointer）变量，简称指针。

• &运算符用来取得变量地址，

• "*"运算符用来取得指针变量的值。

• 数组名是地址

Chapter 2. Linux程序开发基础概念

在设置Linux的系统路径时，使用冒号分隔每个路径名。如:

PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/bin/X11"

在Linux中的程序有两种，一种是可执行程序，与Windows下的.exe文件类似，一种是脚本，与Windows下的.bat文件类似。

Linux中常用的程序存放路径有以下几个：

• /bin，该路径存放系统启动时需要使用的程序。

• /usr/bin，该路径存放用户需使用的标准程序。

• /usr/local/bin，该路径存放本地安装的程序。

• Linux使用斜杠"/"分隔路径名，而不是Windows的反斜杠"\"。

• Linux下的C编译器使用GCC，由于历史的原因，在POSIX兼容的操作系统中，C编译器都叫cc，所以Linux下也有一个cc命令，它是一个到gcc的软链接。

开发工具，多数位于/usr/bin或/usr/local/bin目录下。

头文件，位于/usr/include目录。头文件包含有常量定义、系统调用和库函数调用的声明。这是系统默认的头文件存放路径，在编译程序时，编译器会自动查找该目录。gcc编译器在编译程序时也可用-I参数指定另外的头文件路径。如：

gcc -I/usr/local/myinclude test.c。

库文件，库是一组已编译的函数集合，可方便我们重用代码。默认存放在/lib和/usr/lib目录。库文件可分为静态和共享两类。

• .a，静态库文件。使用静态库将会把所有的库代码引入程序，占用更多的磁盘空间和内存空间，所以一般建议使用共享库。

• .so，共享库文件。使用共享库的程序不包含库代码，只在程序运行才调用共享库中的代码。

在编译时可用包含路径的库文件名或用-l参数指定使用的库文件，/usr/lib/libm.a等价于-lm。如:

gcc -o hello hello.c /usr/lib/libm.a 或用-l参数写成 gcc -o hello hello.c -lm

如果我们要使用的库文件不在默认位置，在编译程序时可用-L参数指定库文件的路径。下面例子使用了/usr/hello/lib目录下的libhello库文件：

gcc -o hello -L/usr/hello/lib hello.c -lhello

创建和使用静态库。

• 分别创建两个函数，函数a的内容如下：

  ＃i nclude  void a(char *arg) { printf("function a,hello world %s\n",arg); }

  函数b的内容如下：

  ＃i nclude  void b(int arg) { printf("function b,hello world %d\n",arg); }

• 接着，生成两个对象文件。

  debian:~/c# gcc -c a.c b.c debian:~/c# ls *.o a.o b.o

• 最后，用ar归档命令把生成的对象文件打包成一个静态库libhello.a。

  debian:~/c# ar crv libhello.a a.o b.o r - a.o r - b.o

• 为我们的静态库定义一个头文件lib.h，包含这两个函数的定义。

  /* * this is a header file. */ void a(char *arg); void b(int arg); }}} * 创建jims.c程序，内容如下。{{{#!cplusplus ＃i nclude "lib.h" int main() { a("jims.yang"); b(3); exit(0); }

• 利用静态链接库编译程序。

  debian:~/c# gcc -c jims.c debian:~/c# gcc -o jims jims.o libhello.a debian:~/c# ./jims function a,hello world jims.yang function b,hello world 3 debian:~/c#

  gcc -o jims jims.o libhello.a也可以写成gcc -o jims jims.o -L. -lhello。

预处理，在程序开头以“#”开头的命令就是预处理命令，它在语法扫描和分析法时被预处理程序处理。预处理有以下几类：

• 宏定义，用#define指令定义。如：#define BUFFER 1024。取消宏定义用#undef指令。宏还可带参数，如：

  #define BUF(x) x*3

• 包含头文件，用＃i nclude指令，可把包含的文件代码插入当前位置。如：

  <＃i nclude 。

  包含的文件可以用尖括号，也可用双引号，如：

  ＃i nclude "stdio.h"。

  不同之处是，使用尖括号表示在系统的包含目录（/usr/include）下查找该文件，而双引号表示在当前目录下查找包含文件。每行只能包含一个包含文件，要包含多个文件要用多个＃i nclude指令。

• 条件编译，格式如下：

  格式一，如果定义了标识符，则编译程序段1，否则编译程序段2： #ifdef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif 格式二，如果定义了标识符，则编译程序段2，否则编译程序段1，与格式一相反： #ifndef 标识符 程序段1 #else 程序段2 #endif 格式三，常量表达式为真则编译程序段1，否则编译程序段2： #if 常量表达式 程序段1 #else 程序段2 #endif

使用gcc编译程序时，要经过四个步骤。

• 预处理（Pre-Processing），用-E参数可以生成预处理后的文件。

  debian:~/c# gcc -E hello.c -o hello.i

• 编译（Compiling）

• 汇编（Assembling）

• 链接（Linking）

GCC默认将.i文件看成是预处理后的C语言源代码，所以我们可以这样把.i文件编译成目标文件。

debian:~# gcc -c hello.i -o hello.o}}}

在GCC中使用-pedantic选项能够帮助程序员发现一些不符合ANSI/ISO C标准的代码，但不是全部。从程序员的角度看，函数库实际上就是一些头文件（.h）和库文件（.so或者.a）的集合。

Chapter 3. 文件处理

在Linux系统内所有东西都是以文件的形式来表示的，除一般的磁盘文件外，还有设备文件，如硬盘、声卡、串口、打印机等。设备文件又可分为字符设备文件（character devices）和块设备文件（block devices）。使用man hier命令可以查看Linux文件系统的分层结构。文件的处理方法一般有五种，分别是：

• open，打开一个文件或设备。

• close，关闭一个打开的文件或设备。

• read，从一个打开的文件或者设备中读取信息。

• write，写入一个文件或设备。

• ioctl，把控制信息传递给设备驱动程序。

open，close，read，write和ioctl都是低级，没有缓冲的文件操作函数，在实际程序开发中较少使用，一般我们使用标准I/O函数库来处理文件操作。如：fopen，fclose，fread，fwrite，fflush等。在使用标准I/O库时，需用到stdio.h头文件。

一些常用的文件和目录维护函数：chmod、chown、unlink、link、symlink、mkdir、rmdir、chdir、getcwd、opendir，closedir、readdir、telldir、seekdir等。

fcntl用于维护文件描述符，mmap用于分享内存。

创建文档并输入信息的示例代码：

＃i nclude  main(void) { FILE *fp1; char c; fp1 = fopen("text.txt","w"); while ((c = getchar())!= '\n') putc(c,fp1); fclose(fp1); }

显示路径的示例代码

＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  int main(int argc, char *argv[]) { char *topdir = "."; if (argc >= 2) topdir = argv[1]; printf("Directory scan of %s\n", topdir); printdir(topdir,0); printf("done.\n"); exit(0); } printdir(char *dir, int depth) { DIR *dp; struct dirent *entry; struct stat statbuf; if((dp = opendir(dir)) == NULL) { fprintf(stderr,"cannot open directory:%s\n",dir); return; } chdir(dir); while((entry = readdir(dp)) != NULL) { lstat(entry->d_name,&statbuf); if(S_ISDIR(statbuf.st_mode)) { if(strcmp(".",entry->d_name) == 0 || strcmp("..",entry->d_name) == 0) continue; printf("%*s%s/\n",depth,"",entry->d_name); printdir(entry->d_name,depth+4); } else printf("%*s%s\n",depth,"",entry->d_name); } chdir(".."); closedir(dp); }

Chapter 4. Linux环境

void main()表示程序没有参数，int main(int argc, char *argv[])表示程序要带参数，argc保存着参数的个数，argv[]数组保存着参数列表。如：

debian:~# mytest a b c argc: 4 argv: ["mytest","a","b","c"]

getopt()函数和getopt_long()用来处理程序选项。getopt_long()函数可以处理以"--"开头的选项。Gnu官方手册页：http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Getopt.html

获取命令行参数的示例代码：

＃i nclude  ＃i nclude  int main(int argc, char *argv[]) { int opt; while((opt = getopt(argc,argv,"if:lr")) != -1) /* 返回“-1”表示已没选项需要处理。*/ { switch(opt){ case 'i': case 'l': case 'r': printf("option: %c\n", opt); break; case 'f': printf("filename: %s\n", optarg); /*如果选项需要一个参数，则参数存放在外部变量optarg中。*/ break; case ':': printf("option needs a value \n"); /*“：”表示选项需要参数*/ break; case '?': printf("unknown option: %c\n", optopt); /*返回“?”表示无效的选项，并把无效的选项存放在外部变量optopt中。*/ break; } } for(; optind < argc; optind++) /*外部变量optind指向下一个要处理的选项索引值。*/ printf("argument: %s\n", argv[optind]); }

在bash shell中使用set命令可以列出Linux系统的环境变量，在C程序中我们也可以用putenv()和getenv()函数来获取Linux系统的环境变量。这两个函数的声明如下：

char *getenv(const char *name); int putenv(const char *string);

系统有一个environ变量记录了所有的系统变量。下面的示例代码可把environ的值显示同来。

＃i nclude  ＃i nclude  extern char **environ; int main() { char **env = environ; while(*env) { printf("%s\n",*env); env++; } }

linux和其它unix一样，使用GMT1970年1月1日子夜作为系统时间的开始，也叫UNIX纪元的开始。现在的时间表示为UNIX纪元至今经过的秒数。

＃i nclude  time_t time(time_t *t); 显示系统时间的示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  int main() { int i; time_t the_time; for(i = 1; i <= 10; i++){ the_time = time((time_t *)0); printf("%d the time is %ld\n", i, the_time); sleep(2); } }

用ctime()函数以友好方式返回当前时间，它的函数声明格式：

＃i nclude  char *ctime(const time_t *timeval); 示例： ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { time_t time1; (void)time(&time1); printf("The date is: %s\n",ctime(&time1)); }

用mkstemp()函数创建临时文件。声明：

＃i nclude int mkstemp(char * template); 示例： ＃i nclude  int main(void) { char template[] = "template-XXXXXX"; int fp; fp = mkstemp(template); printf("template = %s\n", template); close(fp); }

获取用户信息。

声明： ＃i nclude  ＃i nclude  struct passwd *getpwuid(uid_t uid); /* 根据uid返回用户信息 */ struct passwd *getpwnam(const char *name); /* 根据用户名返回用户信息 */ passwd结构体说明： passwd Member Description char *pw_name The user's login name uid_t pw_uid The UID number gid_t pw_gid The GID number char *pw_dir The user's home directory char *pw_gecos The user's full name char *pw_shell The user's default shell 示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { uid_t uid; gid_t gid; struct passwd *pw; uid = getuid(); gid = getgid(); pw = getpwuid(uid); printf("User is %s\n", getlogin()); printf("The uid is:%d\n", uid); printf("The gid is:%d\n",gid); printf("The pw struct:\n name=%s, uid=%d, gid=%d, home=%s,shell=%s\n", pw->pw_name, pw->pw_uid, pw->pw_gid, pw->pw_dir, pw->pw_shell); }

用gethostname()函数获取主机名。

函数声明： ＃i nclude  int gethostname(char *name, size_t namelen); /* 主机名返回给name变量 */ 示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { char computer[100]; int status; status = gethostname(computer, 100); printf("The status is %d\n", status); printf("The hostname is: %s\n", computer); }

用uname()函数获取主机详细信息，就像shell的uname命令返回的信息一样。

函数声明： ＃i nclude  int uname(struct utsname *name); utsname结构体说明： utsname Member Description char sysname[] The operating system name char nodename[] The host name char release[] The release level of the system char version[] The version number of the system char machine[] The hardware type 示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { char computer[100]; int status; struct utsname uts; status = gethostname(computer,100); printf("The computer's size is %d\n",sizeof(computer)); printf("The status is %d\n", status); printf("The hostname is: %s\n", computer); uname(&uts); printf("The uname's information.\n uts.sysname=%s\n uts.machine=%s\n uts.nodename=%s\n uts.release=%s\n uts.version=%s\n", uts.sysname,uts.machine,uts.nodename,uts.release,uts.version); }

使用syslog()函数处理日志信息。

函数声明： ＃i nclude  void syslog(int priority, const char *message, arguments...); priority参数的格式（severity level|facility code） 示例： LOG_ERR|LOG_USER severity level： Priority Level Description LOG_EMERG An emergency situation LOG_ALERT High-priority problem, such as database corruption LOG_CRIT Critical error, such as hardware failure LOG_ERR Errors LOG_WARNING Warning LOG_NOTICE Special conditions requiring attention LOG_INFO Informational messages LOG_DEBUG Debug messages facility value（转自syslog.h头文件）： /* facility codes */ #define LOG_KERN (0<<3) /* kernel messages */ #define LOG_USER (1<<3) /* random user-level messages */ #define LOG_MAIL (2<<3) /* mail system */ #define LOG_DAEMON (3<<3) /* system daemons */ #define LOG_AUTH (4<<3) /* security/authorization messages */ #define LOG_SYSLOG (5<<3) /* messages generated internally by syslogd */ #define LOG_LPR (6<<3) /* line printer subsystem */ #define LOG_NEWS (7<<3) /* network news subsystem */ #define LOG_UUCP (8<<3) /* UUCP subsystem */ #define LOG_CRON (9<<3) /* clock daemon */ #define LOG_AUTHPRIV (10<<3) /* security/authorization messages (private) */ #define LOG_FTP (11<<3) /* ftp daemon */ 示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { FILE *f; f = fopen("abc","r"); if(!f) syslog(LOG_ERR|LOG_USER,"test - %m\n"); }

上面的日志信息由系统自动给出，我们也可过滤日志信息。用到以下函数：

＃i nclude  void closelog(void); void openlog(const char *ident, int logopt, int facility); int setlogmask(int maskpri); logopt参数的选项： logopt Parameter Description LOG_PID Includes the process identifier, a unique number allocated to each process by the system, in the messages. LOG_CONS Sends messages to the console if they can’t be logged. LOG_ODELAY Opens the log facility at first call to . LOG_NDELAY Opens the log facility immediately, rather than at first log. 示例代码： ＃i nclude  ＃i nclude  ＃i nclude  int main(void) { int logmask; openlog("logmask", LOG_PID|LOG_CONS, LOG_USER); /*日志信息会包含进程id。*/ syslog(LOG_INFO, "informative message, pid=%d", getpid()); syslog(LOG_DEBUG,"debug message, should appear"); /*记录该日志信息。*/ logmask = setlogmask(LOG_UPTO(LOG_NOTICE)); /*设置屏蔽低于NOTICE级别的日志信息。*/ syslog(LOG_DEBUG, "debug message, should not appear"); /*该日志信息被屏蔽，不记录。*/ }

不同安全级别的日志信息存放在/var/log目录下的哪个文件中是由/etc/syslog.conf文件控制的，下面是我系统中syslog.conf文件的内容：

# /etc/syslog.conf Configuration file for syslogd. # # For more information see syslog.conf(5) # manpage. # # First some standard logfiles. Log by facility. # auth,authpriv.* /var/log/auth.log *.*;auth,authpriv.none -/var/log/syslog #cron.* /var/log/cron.log daemon.* -/var/log/daemon.log kern.* -/var/log/kern.log lpr.* -/var/log/lpr.log mail.* -/var/log/mail.log user.* -/var/log/user.log uucp.* /var/log/uucp.log # # Logging for the mail system. Split it up so that # it is easy to write scripts to parse these files. # mail.info -/var/log/mail.info mail.warn -/var/log/mail.warn mail.err /var/log/mail.err # Logging for INN news system # news.crit /var/log/news/news.crit news.err /var/log/news/news.err news.notice -/var/log/news/news.notice # # Some `catch-all' logfiles. # *.=debug;\ auth,authpriv.none;\ news.none;mail.none -/var/log/debug *.=info;*.=notice;*.=warn;\ auth,authpriv.none;\ cron,daemon.none;\ mail,news.none -/var/log/messages # # Emergencies are sent to everybody logged in. # *.emerg * # # I like to have messages displayed on the console, but only on a virtual # console I usually leave idle. # #daemon,mail.*;\ # news.=crit;news.=err;news.=notice;\ # *.=debug;*.=info;\ # *.=notice;*.=warn /dev/tty8 # The named pipe /dev/xconsole is for the `xconsole' utility. To use it, # you must invoke `xconsole' with the `-file' option: # # $ xconsole -file /dev/xconsole [...] # # NOTE: adjust the list below, or you'll go crazy if you have a reasonably # busy site.. # daemon.*;mail.*;\ news.crit;news.err;news.notice;\ *.=debug;*.=info;\ *.=notice;*.=warn |/dev/xconsole