Linxu编程 总结

Linux上的C编程。

首先考虑的如果是编程环境的话，那么是VIM+GCC+GDB，但是由于现在还是在写“HELLO, WORLD“的阶段，所以CSCOPE之类的工具，作为VIM的IDE补充，并没有发挥用途。说到VIM，必须考虑到我的哲学，就是：

如果事先准备好可以使用的东西，并且在以后的实践中使用，那么就容易的养成了习惯。

所以一开始不遗余力的学习VIM编辑器。但是现在貌似有很多的丢掉了。需要总结一下，但是在这里就只讨论Linux编程。

暂时不涉及GUI，也不讲内核，驱动程序，只是讨论一般的应用程序如何使用系统调用，包括网络应用。就我知道的水平来说，认为LINUX可以按照功能模块来划分，讨论以下：

1.LINUX I/O （包括文件，SOCKET）

2.LINUX 多线程/进程

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Linux文件系统的基本方面就是统一的文件抽象，使用OPEN, CLOSE，WRITE和READ，那么面向的是文件描述符fid，而不是C库函数的fopen等，面向文件句柄(使用这些是可以的，两者是可以相互转换的)。使用stat可以获得文件信息。Linux的一个优越的地方时统一的文件抽象，无论是块设备， 字符设备，磁盘文件，SOCKET，管道等，当然对于不涉及设备的目前阶段而言，这个优越之处没有多大体现。anyway, 欣赏Linux继承自UNIX的哲学体系。

 

Linux SOCKET编程包括TCP和UDP端口，有一系列的函数和规范提供支持，套用这些规范，使用这些函数，能够写出简单的应用程序。Well, 我必须说，事情事实上没有这么简单。因为在前面提到文件的时候，我没有提到一个很重要的概念，那就是阻塞。

 

当你向一个端口或者设备写数据的时候，可能因为缓冲区满的关系，你必须等待缓冲区有新的空间；当你从一个端口或者设备读数据的时候，你也可能因为没有新的数据而必须等待。你可以选择阻塞，通常是BLOCK，或者不阻塞的标记NOBLOCK，这是由统一文件抽象提供的行为描述，我们称为I/O模型，它包括：

1.阻塞式I/O

2.非阻塞式I/O

3.多路复用I/O

4.信号驱动I/O

如果是阻塞式I/O，对于慢系统调用（通常和慢设备相关)，如果一个信号处理程序引起了EINTR错误返回，那么应用程序只需要检查EINTR错误并重新读写。

不把常规文件当作慢设备。（这是否意味着常规文件不需要检查EINTR错误？）

如果是非阻塞式I/O，除了处理EINTR，还要处理EAGAIN（在有些系统上，称之为EWOULDBLOCK）。

处理EAGAIN的方式通常也是简单的重新读写。

 

对于EINTR和EAGAIN的处理方法貌似稍有不同，但是在这里的例子事实上，可以发现事实上一样的结果。

int readn(int fd,void *vptr,int n)
{
    int nleft,nread;
    char *ptr;

    ptr =vptr;
    nleft =n;
    while(nleft>0)
    {
        if((nread = read(fd,ptr,nleft)) < 0 )
        {
            if(errno == EINTR)
                nread = 0;
            else if(errno == EWOULDBLOCK)
                continue;
            else
                return -1;
        }else if(nread == 0) /* EOF */
            break;
        nleft -= nread;
        ptr += nread;
    }
    return (n-nleft);
}


其他两种I/O方式先不讨论。

另外，mmap的方式被视为高级I/O，是实践之中非常有用的手段，避免了慢的I/O操作。

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LINUX多线程/进程，是一个广泛的问题。在OS课程里，我们知道了OS其实最核心的东西只有两个：THREADS & RESOURCE。也就是说，OS核心的是执行引擎（由于进程的概念不是独立的，这里不讨论）和资源分配。I/O事实上，是资源分配的问题，EAGAIN代表Resource temporarily unavailable，意思是说现在的资源暂时不够用; EINTR代表 Interrupted function call，意思是说慢系统调用被信号处理中断了，也就是说这个系统调用的线程的上下文被切换到了信号处理程序。

首先我们知道了pthread_create和fork等一系列基本的线程/进程处理函数，并且了解了线程和进程的区别和联系(参考我前面写过的进程 & 线程一文，这里重申：

进程是资源管理的最小单元；而线程是程序执行的最小单元。一个进程的组成实体可以分为两大部分：线程集合和资源集合。进程中的线程是动态的对象；代表了进程指令的执行。资源，包括地址空间、打开的文件、用户信息等等，由进程内的线程共享。线程有自己的私有数据：程序计数器，栈空间以及寄存器（可以认为线程自己保存着CPU的状态，而和其他线程共享内存空间）。

多进程环境下，进程之间常常需要协调。例如一个处理数据的进程处理好数据后，需要通知另一个进程来接受这些数据。而在处理好之前，另一个进程不应该访问这些数据，因为它们是原始的而不具备意义的。

我不适用同步这个术语，而使用协调这个术语，是因为同步往往指的是多个进程访问同一个资源时的措施，它保证了一个有序的机制，但它并不是预先规定的有序步骤。而协调是指，多个进程需要彼此的工作按照预先规定的的有序步骤进行。

我们先讨论一个重要的协调进制，信号。信号在进程协调之间的重要作用是无疑的。相关的实现和代码以后补充，值得注意的是，信号一般式针对进程而言的，但是作为重要的补充，也有针对线程的信号函数。有时候，使用多线程来完成某些工作会更加方便一些（但绝对不是必要的）。

关于LINUX进程之间通信的手段，就是管道和FIFO。信号也是进程之间通信的手段，它是异步的，被视为软件中断。

LINUX进程之间通信的手段还包括XIPC，即信号灯，共享内存，消息。

其中信号灯可以实现OS课程里提到的避免死锁的机制。