[正版]Linux系统编程(第2版)

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　　系统编程是指编写系统软件，其代码在底层运行，直接跟内核和核心系统库对话。 　　《Linux系统编程(第 2版)》是*本关于Linux系统编程的教程，也是*本介绍Linux系统编程的手册，还是*本如何实现更*雅更快代码的内幕指南。*书分为**章和2个附录，详细介绍了Linux系统编程基本概念、文件I/O、缓冲I/O、* 级文件I/O、进程管理、* 级进程管理、线程、文件和目录管理、信号和时间等主题。附录给出了gcc和GNU C提供的很多语言扩展，以及推荐阅读的相关书目。 　　《Linux系统编程(第 2版)》的作者是Linux内核*业人士，多本技术图书的作者。《Linux系统编程(第 2版)》需要在C编程和Linux编程环境下工作的程序员阅读，对于想要巩固基础或了解内核的* 级编程人员，《Linux系统编程(第 2版)》也很有参考*值。

目　录

第 *章　入门和基本概念　*
*.*　系统编程　*
*.*.*　为什么要学习系统编程　2
*.*.2　系统编程的基础　2
*.*.3　系统调用　3
*.*.4　C库　3
*.*.5　C编译器　4
*.2　API和ABI　4
*.2.*　API　5
*.2.2　ABI　5
*.3　标准　6
*.3.*　POSIX和SUS的历史　6
*.3.2　C语言标准　7
*.3.3　Linux和标准　8
*.3.4　本书和标准　8
*.4　Linux编程的概念　9
*.4.*　文件和文件系统　9
*.4.2　进程　*5
*.4.3　用户和组　*6
*.4.4　权限　*7
*.4.5　信号　*8
*.4.6　进程间通信　*9
*.4.7　头文件　*9
*.4.8　错误处理　*9

第 2章　文件I/O　23
2.*　打开文件　24
2.*.*　系统调用open()　24
2.*.2　新建文件的所有者　27
2.*.3　新建文件的权限　27
2.*.4　creat()函数　30
2.*.5　返回值和错误码　30
2.2　通过read()读文件　3*
2.2.*　返回值　3*
2.2.2　读入所有字节　33
2.2.3　非阻塞读　33
2.2.4　其他错误码　34
2.2.5　read()调用的大小限制　34
2.3　调用write()写　35
2.3.*　*分写(Partial Write)　36
2.3.2　Append(追加)模式　36
2.3.3　非阻塞写　37
2.3.4　其他错误码　37
2.3.5　write()大小限制　38
2.3.6　write()行为　38
2.4　同步I/O　39
2.4.*　fsync()和fdatasync()　39
2.4.2　sync()　4*
2.4.3　O_SYNC标志位　42
2.4.4　O_DSYNC和O_RSYNC　42
2.5　直接I/O　43
2.6　关闭文件　43
2.7　用lseek()查找　44
2.7.*　在文件末尾后查找　46
2.7.2　错误码　46
2.7.3　限制　47
2.8　定位读写　47
2.9　文件截短　48
2.*0　I/O多路复用　49
2.*0.*　select()　50
2.*0.2　poll()　56
2.*0.3　poll()和select()的区别　60
2.**　内核内幕　6*
2.**.*　虚拟文件系统　6*
2.**.2　页缓存　62
2.**.3　页回写　63
2.*2　结束语　64

第3章　缓冲I/O　65
3.*　用户缓冲I/O　65
3.2　标准I/O　68
3.3　打开文件　69
3.4　通过文件描述符打开流　70
3.5　关闭流　7*
3.6　从流中读数据　7*
3.6.*　每次读取*个字节　7*
3.6.2　每次读*行　72
3.6.3　读二进制文件　74
3.7　向流中写数据　75
3.7.*　写入单个字符　75
3.7.2　写入字符串　76
3.7.3　写入二进制数据　76
3.8　缓冲I/O示例程序　77
3.9　定位流　78
3.*0　Flush(刷新输出)流　80
3.**　错误和文件结束　80
3.*2　获取关联的文件描述符　8*
3.*3　控制缓冲　82
3.*4　线程*　83
3.*4.*　手动文件加锁　84
3.*4.2　对流操作解锁　85
3.*5　对标准I/O的批评　86
3.*6　结束语　87

第4章　* 级文件I/O　88
4.*　分散/聚集I/O　89
4.2　Event Poll　94
4.2.*　*建新的epoll实例　94
4.2.2　控制epoll　95
4.2.3　等待epoll事件　98
4.2.4　边缘触发事件和条件触发事件　*00
4.3　存储映射　*0*
4.3.*　mmap()　*0*
4.3.2　munmap()　*05
4.3.3　存储映射实例　*06
4.3.4　mmap()的*点　*07
4.3.5　mmap()的*足　*08
4.3.6　调整映射的大小　*08
4.3.7　改变映射区域的权限　*09
4.3.8　通过映射同步文件　**0
4.3.9　给出映射提示　**2
4.4　普通文件I/O提示　**4
4.4.*　系统调用posix_fadvise()　**4
4.4.2　readahead()系统调用　**5
4.4.3　“经济实用”的操作提示　**6
4.5　同步(Synchronized)，同步(Synchronous)及异步(Asynchronous)操作　**7
4.6　I/O调度器和I/O性能　**8
4.6.*　磁盘寻址　**9
4.6.2　I/O调度器的功能　*20
4.6.3　改进读请求　*20
4.6.4　选择和配置你的I/O调度器　*23
4.6.5　*化I/O性能　*24
4.7　结束语　*30

第5章　进程管理　*3*
5.*　程序、进程和线程　*3*
5.2　进程ID　*32
5.2.*　分配进程ID　*32
5.2.2　进程体系　*33
5.2.3　pid_t　*33
5.2.4　获取进程ID和父进程ID　*33
5.3　运行新进程　*34
5.3.*　exec系统调用　*34
5.3.2　fork()系统调用　*38
5.4　*止进程　*4*
5.4.*　*止进程的其他方式　*42
5.4.2　atexit()　*43
5.4.3　on_exit()　*44
5.4.4　SIGCHLD　*44
5.5　等待子进程*止　*44
5.5.*　等待*定进程　*47
5.5.2　等待子进程的其他方法　*49
5.5.3　BSD中的wait3()和wait4()　*5*
5.5.4　*建并等待新进程　*52
5.5.5　僵尸进程　*55
5.6　用户和组　*55
5.6.*　改变实际用户/组ID和*留的用户/组ID　*56
5.6.2　改变有效的用户ID或组ID　*57
5.6.3　BSD改变用户ID和组ID的方式　*58
5.6.4　HP-UX中改变用户ID和组ID的方式　*58
5.6.5　操作用户ID/组ID的* 选方法　*59
5.6.6　对*留的用户ID的支持　*59
5.6.7　获取用户ID和组ID　*59
5.7　会话(Session)和进程组　*60
5.7.*　与会话相关的系统调用　*6*
5.7.2　与进程组相关的系统调用　*63
5.7.3　废弃的进程组函数　*64
5.8　守护进程　*64
5.9　结束语　*67

第6章　* 级进程管理　*68
6.*　进程调度　*68
6.*.*　时间片　*69
6.*.2　I/O约束型进程和处理器约束型进程　*69
6.*.3　*占式调度　*70
6.2　完*公平调度器　*7*
6.3　让出处理器　*72
6.4　进程*先级　*73
6.4.*　nice()　*74
6.4.2　getpriority()和setpriority()　*75
6.4.3　I/O*先级　*76
6.5　处理器*和力(Affinity)　*77
6.6　实时系统　*80
6.6.*　硬实时系统和软实时系统　*80
6.6.2　延迟、抖动和截止期限　*8*
6.6.3　Linux的实时支持　*82
6.6.4　Linux调度策略和*先级　*82
6.6.5　设置调度参数　*86
6.6.6　sched_rr_get_interval()　*89
6.6.7　关于实时进程的注意事项　*90
6.6.8　确定性　*9*
6.7　资源限制　*93
6.7.*　限制项　*94
6.7.2　获取和设置资源限制　*98

第7章　线程　200
7.*　二进制程序、进程和线程　200
7.2　多线程　20*
7.2.*　多线程代*　203
7.2.2　其他选择　203
7.3　线程模型　203
7.3.*　用户级线程模型　204
7.3.2　混合式线程模型　204
7.3.3　协同程序　205
7.4　线程模式　205
7.4.*　每个连接对应*个线程　206
7.4.2　事件驱动的线程模式　206
7.5　并发性、并行性和竞争　207
7.6　同步　2*0
7.6.*　互斥　2**
7.6.2　死锁　2*2
7.7　Pthreads　2*4
7.7.*　Linux线程实现　2*4
7.7.2　Pthread API　2*5
7.7.3　*Pthreads　2*6
7.7.4　*建线程　2*6
7.7.5　线程ID　2*7
7.7.6　*止线程　2*8
7.7.7　join(加入)线程和detach(分离)线程　22*
7.7.8　线程编码实例　223
7.7.9　Pthread互斥　224
7.8　进*步研究　227

第8章　文件和目录管理　228
8.*　文件及其元数据　228
8.*.*　*组stat函数　229
8.*.2　权限　233
8.*.3　所有权　234
8.*.4　扩展属性　237
8.*.5　扩展属性操作　239
8.2　目录　245
8.2.*　获取当前工作目录　246
8.2.2　*建目录　25*
8.2.3　删除目录　252
8.2.4　读取目录内容　253
8.3　*　256
8.3.*　硬*　256
8.3.2　符号*　258
8.3.3　解除*　259
8.4　拷贝和移动文件　26*
8.4.*　拷贝　26*
8.4.2　移动　26*
8.5　设备节点　263
8.5.*　*殊设备节点　264
8.5.2　随机数生成器　264
8.6　带外通信(Out-of-Band Communication)　265
8.7　监视文件事件　266
8.7.*　初始化inotify　267
8.7.2　监视　268
8.7.3　inotify事件　270
8.7.4　* 级监视选项　273
8.7.5　删除inotify监视　273
8.7.6　获取事件队列大小　274
8.7.7　销毁inotify实例　274

第9章　内存管理　276
9.*　进程地址空间　276
9.*.*　页和页面调度　276
9.*.2　内存区域　278
9.2　动态内存分配　279
9.2.*　数组分配　28*
9.2.2　调整已分配内存大小　282
9.2.3　释放动态内存　283
9.2.4　对齐　285
9.3　数据段的管理　289
9.4　匿名内存映射　290
9.4.*　*建匿名内存映射　29*
9.4.2　映射到设备文件/dev/zero　293
9.5　* 级内存分配　294
9.5.*　调试内存分配　297
9.5.2　获取统计信息　297
9.6　基于栈的分配　298
9.6.*　把字符串复制到栈中　300
9.6.2　变长数组　30*
9.7　选择合适的内存分配机制　302
9.8　内存操作　303
9.8.*　字节设置　303
9.8.2　字节比较　304
9.8.3　字节移动　305
9.8.4　字节查找　306
9.8.5　字节加密　306
9.9　内存锁定　307
9.9.*　锁定*分地址空间　307
9.9.2　锁定**地址空间　308
9.9.3　内存解锁　309
9.9.4　锁的限制　3*0
9.9.5　该页在物理内存中吗　3*0
9.*0　投机性内存分配策略　3**

第 *0章　信号　3*3
*0.*　信号相关的概念　3*3
*0.*.*　信号标识符　3*4
*0.*.2　Linux支持的信号　3*5
*0.2　基本信号管理　320
*0.2.*　等待信号　32*
*0.2.2　示例　322
*0.2.3　执行和继承　324
*0.2.4　把信号编号映射为字符串　325
*0.3　发送信号　326
*0.3.*　权限　326
*0.3.2　示例　327
*0.3.3　给进程本身发送信号　327
*0.3.4　给整个进程组发送信号　327
*0.4　重入　328
*0.5　信号集　330
*0.5.*　更多的信号集函数　33*
*0.5.2　获取待处理信号　332
*0.5.3　等待信号集　333
*0.6　* 级信号管理　333
*0.6.*　结构体siginfo_t　336
*0.6.2　si_code的相关说明　338
*0.6.3　发送带附加信息(payload)的信号　342
*0.6.4　示例　343
*0.7　信号是个UNIX“瑕疵”吗　343

第 **章　时间　345
**.*　时间的数据结构　347
**.*.*　原始表示　348
**.*.2　微秒级*度　348
**.*.3　更* 确的：纳秒级*度　348
**.*.4　对时间进行分解　349
**.*.5　进程时间类型　350
**.2　POSIX时钟　35*
**.3　时间源*度　35*
**.4　取得当前时间　353
**.4.*　更好的接口　353
**.4.2　* 级接口　354
**.4.3　获取进程时间　355
**.5　设置当前时间　356
**.5.*　设置支持**度的时间　356
**.5.2　设置时间的* 级接口　357
**.6　玩转时间　358
**.7　睡眠和等待　363
**.7.*　以微秒级*度睡眠　363
**.7.2　以纳秒级*度睡眠　365
**.7.3　实现睡眠的* 级方法　366
**.7.4　sleep的可移植实现　368
**.7.5　*时(Overrun)　368
**.7.6　睡眠的其他方式　369
**.8　定时器　369
**.8.*　简单的闹钟　369
**.8.2　计时器(interval timer)　370
**.8.3　* 级定时器　372

附录A　C语言的GCC扩展　378
附录B　参考书目　390

Robert Love在很早期**直使用Linux并贡献代码，*括对Linux内核和GNOME桌面环境的贡献。Robert Love是Google软件工程师，是Android设计和开发团队成员。目前，他*力于Google的Web搜索架构。Robert获得了Florida大学的双学位：计算机科学理学学士和数学文学学士。

本书详细阐述了如何编写与Linux内核以及核心系统库提供的服务直接相关的软件。在这本书中，Linux内核贡献者Robert Love*面阐述了Linux系统编程，指导如何进行Linux系统调用，并从*家角度分析如何编写更*雅、运行更快的代码。 本书作者对POSIX标准函数和Linux提供的*些*定服务非常了解。本书第2版新增了*章*门介绍多线程，这是对第*版的更新和扩展，同时本书从理论和应用角度深入分析Linux，涉及的编程主题很广，*括以下*彩内容： Linux内核、C库和C编译器概览； 基础I/O操作，如文件读写； *级I/O接口、内存映射以及*化技术； 关于基本过程管理的系统调用； *级进程管理，*括实时进程； 线程概念，多线程编程和Pthreads； 文件和目录管理； 内存分配和*化内存访问相关的接口； 基本的和*级的信号接口，及其在系统中的作用； 时钟管理，*括POSIX时钟和**度计时器。

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