linux操作系统下c语言编程入门.ppt

1、Linux操作系统下C语言编程入门,CNT,Linux操作系统简介 基础知识 进程介绍 文件操作 时间概念 消息管理 线程操作 网络编程 Linux下C开发工具介绍,一.Linux操作系统简介,发展历史 1969年，Ken Thompson ，UNIXMINIX 1991年，芬兰赫尔辛基大学 LINUS 现状和前景 大型计算机系统、PC、手持电脑 主要特点 多用户、多任务、稳定性、安全性、开放性、网络功能 应用领域 Internet(WEB、FTP、邮件、DNS服务器，TCP/IP路由、防火墙)、LAN、嵌入式系统、办公桌面 发行版本 RedHat、Debian、红旗,二.基础知识,源程序的编

2、译 gcc 编译器 g+ 编译器 例:gcc -o hello hello.c g+ -g -o hello.o hello.cpp 编写makefile文件 对某个Project编译时，需要编写makefile文件。 一般的格式是: Target : components (依赖关系) TAB rule(规则) makefile 有三个非常有用的变量，分别是：$、$ 、$ $ 代表目标文件 $ 代表所有的依赖文件 $ 代表第一个依赖文件的名称,Makefile实例： #This is the makefile CC = g+ CFLAG = -Wall -O plcMain: src/mai

3、n.cpp obj/com.o obj/msgware.o obj/process.o obj/rtu.o obj/lmasrtu.o obj/schedule.o obj/rs232.o obj/linkcheck.o obj/msgqueue.o obj/ping.o obj/pid.o obj/paramfile.o $(CC) $(CFLAG) -lpthread -o $ src/main.cpp obj/com.o obj/msgware.o obj/process.o obj/rtu.o obj/lmasrtu.o obj/schedule.o obj/rs232.o obj/l

4、inkcheck.o obj/msgqueue.o obj/ping.o obj/pid.o obj/paramfile.o obj/com.o:src/Communication.cpp $(CC) $(CFLAG) -c -o $ $ obj/msgware.o:src/MsgWare.cpp $(CC) $(CFLAG) -c -o $ $ clean: rm -fr *.o,程序的调试 打印调试 GDB调试 头文件和系统求助 man 例：man write man 2 write “2”表示我们用的write函数是系统调用函数 “3”表示函数是C的库函数,三.进程介绍,进程的概念 程序

5、和进程 程序是一个包含可以执行代码的文件，是一个静态的文件；而进程是一个开始执行但是还没有结束的程序的实例，就是可执行文件的具体实现。当程序被系统调用到内存以后，系统会给程序分配一定的资源(内存、设备等等)，然后进行一系列的复杂操作，使程序变成进程以供系统调用。 进程的状态 新建、运行、阻塞、就绪和完成,进程的标志 为了区分各个不同的进程，系统给每一个进程分配了一个ID。 系统调用getpid函数可以得到进程的ID，而调用getppid函数可以得到父进程(创建调用该函数进程的进程)的ID。getuid可以得到进程所有者的ID，getgid可以得到组ID。 进程的创建 调用fork函数就可以创建

6、一个进程的系统调用。 pid_t fork();,四.文件操作,文件的创建和读写 int open(const char *pathname,int flags); int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode); open函数有两个形式。其中pathname是我们要打开的文件名(包含路径名称，缺省是认为在当前路径下面)；flags 可以是下面的一个值或者是几个值的组合: O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、 O_CREAT、 O_APPEND(追加)、O_TRUNC(如果文件已经存在,则删除文件的内容)、O_NOBLOC

7、K(非阻塞方式) *前面三个标志只能使用任意的一个,*如果使用了O_CREATE标志，那么我们可以使用open的第二种形式。还要指定mode 标志，用来表示文件的访问权限。mode 可以是以下情况的组合: - S_IRUSR 用户可以读 S_IWUSR 用户可以写 S_IXUSR 用户可以执行 S_IRWXU 用户可以读写执行 - S_IRGRP 组可以读 S_IWGRP 组可以写 S_IXGRP 组可以执行 S_IRWXG 组可以读写执行 - S_IROTH 其他人可以读 S_IWOTH 其他人可以写 S_IXOTH其他人可以执行 S_IRWXO 其他人可以读写执行 - S_ISUID 设置

8、用户执行ID S_ISGID 设置组的执行ID - 例:fd=open(“mnt/mtd/tb.data” , O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC ); fd=open(“temp” , O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IXGRP | S_IROTH | S_IXOTH);,文件打开以后，我们就可以调用write和read函数对文件进 行读写操作了。 ssize_t read(int fd, void *buffer,size_t count); ssize_t write(int fd, co

9、nst void *buffer,size_t count); fd是我们要进行读写操作的文件描述符，buffer是我们要 写入文件内容或读出文件内容的内存地址，count是我们要读 写的字节数。 read 从指定的文件 fd 中读取count字节到buffer 缓冲区 中，同时返回count。当读到了文件的结尾或者被一个信号所 中断,返回值会小于count；如果是由信号中断引起返回，而且 没有返回数据，read会返回-1，且设置errno为EINTR；当程 序读到了文件结尾的时候，read 会返回0。 write 从buffer 中写count字节到文件 fd 中，成功时返回实 际所写的字节

10、数。 关闭文件时，只要调用close函数就可以了。,while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE) if(bytes_read=-1 ) ,文件的属性 int access(const char *pathname,int mode); 判断文件是否可以进行某种操作(读,写等等),mode可以是以下值的组合： R_OK 文件可以读； W_OK 文件可以写； X_OK 文件可以执行； F_OK 文件存在 测试成功时，函数返回0；当有一项不符合时，返回-1。 要获得文件的其他属性,我们可以使用函数stat 或者fstat。 int stat(co

11、nst char *pathname, struct stat * buf); int fstat(int filedes, struct stat * buf); 返回的文件特性保存在类型为stat的结构体中(包含设备、节点、模式、用户ID、组ID、文件字节数、最后一次访问、修改的时间等信息)，参数buf指向该结构。 在该结构中，我们感兴趣的成员之一是st_mode,它包含了文件类型和文件权限。,目录文件的操作 C库函数中提供了getcwd函数,可以得到当前工作路径。 char *getcwd(char *buffer , size_t size); Linux下的目录操作函数： int m

12、kdir(const char *path,mode_t mode); /创建目录 DIR *opendir(const char *path); /打开目录 struct dirent *readdir(DIR *dir); /读取目录 int closedir(DIR *dir); /关闭目录,其他函数 int unlink(const char *pathname); /删除文件 int rmdir(const char *pathname); /删除目录 int remove(const char *pathname); /删除文件或目录 int rename(const char *

13、oldname, const char *newname); /文件或目录更名 int chmod(const char *filename, mode_t mode); int fchmod(int filedes, mode_t mode); chmod和fchmod用于改变文件的访问权限。成功则返回0，否则返回-1。,五.时间概念,时间表示和测量 time_t time(time_t *tloc); 返回自1970年1月1日0点以来的秒数 char *ctime(const time_t *clock); 将秒数转化成字符串，例:Sat Dec 31 10:00:00 2005 loca

14、ltime 取得当地目前的时间和日期 mktime 将时间结构数据转换成经过的秒数 settimeofday 设置目前的时间 gettimeofday 取得目前的时间，可以用作时间的测量,六.消息管理,POSIX 无名信号量 用主要是用来保护共享资源,使得资源在一个时刻只为一 个进程所拥有。 信号灯(semaphore)是进程间共享的资源计数器。 int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value); int sem_destroy(sem_t *sem);/删除信号灯 int sem_wait(sem_t *sem);/阻塞进程，直到

15、信号灯 值大于0，返回时自动将信号灯的值减1 int sem_post(sem_t *sem);/与sem_wait相反，将信号灯的值加1，同时发出信号唤醒等待的进程 int sem_trywait(sem_t *sem);/与sem_wait相似,但不阻塞 int sem_getvalue(sem_t *sem); /得到信号灯的值,System V 信号量 System V的信号量是信号量集，可以包括多个信号灯，每个操作可以同时操作多个信号灯 ；POSIX是单个信号灯，POSIX有名信号灯支持进程间通信，无名信号灯放在共享内存中时可以用于进程间通信。,七.线程操作,线程 线程是比进程更小的

16、能独立运行的基本单位。 共享程序代码节省资源 线程的创建和使用 int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg); pthread_create 创建一个线程，thread 是用来表明创建 线程的ID，attr 指出线程创建时候的属性，我们用NULL 来表明使用缺省属性。start_routine 函数指针是线程创 建成功后开始执行的函数，arg是这个函数的唯一一个参 数，表明传递给start_routine 的参数。,例： if(pthr

17、ead_create( int pthread_join(pthread *thread,void *thread_return); pthread_exit 函数和exit 函数类似，用来退出线程。这个 函数结束线程，释放函数的资源，并在最后阻塞，直到 其他线程使用pthread_join 函数等待它，然后将*retval 的值传递给*thread_return。 *多线程中共同占用某一资源时，注意信号锁机制。,八.网络编程,Linux 网络知识介绍 1.客户端程序和服务端程序 网络程序和普通的程序有一个最大的区别是网络程 序是由两个部分组成的客户端和服务器端。 网络程序是先有服务器程序启动

18、，等待客户端的程 序运行并建立连接。一般的来说是服务端的程序在一个 端口上监听，直到有一个客户端的程序发来了请求。 2.常用的命令 netstat 显示网络的连接、路由表和接口等信息。 telnet用于远程控制的程序，可以用来调试服务端程序。,3. TCP/UDP 介绍 TCP(Transfer Control Protocol)传输控制协议是一种面 向连接的协议，当我们的网络程序使用这个协议的时 候，网络可以保证我们的客户端和服务端的连接是可靠 的，安全的。 UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议是一种非 面向连接的协议，这种协议并不能保证我们的网络程序 的连接

19、是可靠的，所以我们现在编写的程序一般是采用 TCP 协议的。,初等网络函数介绍（TCP） Socket(套接字) 套接字是一个通信端口，是一种使用标准UNIX文件描述 字和其他程序通信的方法。从程序员的角度来看，它很象 文件描述字，因为它同文件和管道一样使用write/read来读 写数据。但是套接字和普通文件描述字又有不同： 首先，套接字除了可以有一个地址以外，还明显包含着 关于通信的3个属性域、类型和协议； 其次，套接字的使用可以是非对称的，它通常明确的区 分通信的两个进程为客户进程和服务进程，并且允许不同 系统或机器上的多个客户与单个服务相连； 最后，套接字的创建和各种操作与文件描述字也

20、有所不 同。,socket (创建套接字) int socket(int domain, int type, int protocol); domain: 说明网络程序所在的主机采用的通信协议族(AF_UNIX(UNIX域) 和AF_INET(Internet域) 等)； type:网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM等) ，SOCK_STREAM表示我们使用的是TCP协议， SOCK_DGRAM表示我们使用的是UDP协议。 protocol: TCP/UDP,由于已指定协议，这里设置为0。 socket调用成功时，返回值为0；否则返回-1。 例:skConn

21、ectSocket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);,bind (命名套接字) int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen); sockfd: 是由socket 调用返回的文件描述符. my_addr: 是一个指向结构类型sockaddr 对象的指针，该对象包含了要指定给socket的地址。 addlen: socketaddr结构对象的长度。 函数调用成功时返回0，否则返回-1。 listen (创建连接队列) int listen(int sockfd,int backlog)； soc

22、kfd: 是bind返回的文件描述符。 backlog: 设置请求排队的最大长度。 listen 函数将bind 的文件描述符变为监听套接字,返回的情况和bind 一样。,accept (创建新的面向特定客户的套接字) int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen); sockfd: 是listen 后的文件描述符。 addr, addrlen 是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了。 bind、listen和accept 服务器端用的函数，accept 调用 时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户程序发

23、出了 连接。accept 成功时返回最后的服务器端的文件描述符, 这个时候服务器端可以向该描述符写信息了，失败时返 回-1。,connect (与服务器建立连接) int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen); sockfd：socket返回的、同服务端通讯的文件描述符。 serv_addr：储存了服务器端的连接信息。其中包含了服务端的地址。 addrlen：serv_addr结构对象的长度。 connect 函数是客户端用来同服务端连接的。成功时返回0，失败时返回-1。,套接字连接示意图 服务端客户端,soc

24、ket(),bind(),accept(),listen(),阻塞直到收到来自 客户的数据报,socket(),connect(),建立连接,write(),read(),数据(请求),read(),进程请求,write(),数据(回答),read(),close(),close(),文件结束,读写函数 写函数write ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)； write 函数将buf中的nbytes字节内容写入文件描述符 fd。成功时返回写的字节数，失败时返回-1，并设置 errno 变量。如果错误为EINTR，表示在写的时候

25、出现了 中断错误；如果为EPIPE，表示网络连接出现了问题(对 方已经关闭了连接)。,读函数 read ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte) ； read 函数是负责从fd 中读取内容。当读成功时，read 返回实际所读的字节数，如果返回的值是0 表示已经读 到文件的结束了，小于0表示出现了错误。如果错误为 EINTR 说明读是由中断引起的, 如果是ECONNREST 表 示网络连接出了问题。,数据的传递 /* 客户端向服务端写 */ struct my_struct my_struct_client; write(fd,(void *),用户

26、数据报发送(UDP) 两个常用的函数 int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr * from, int *fromlen)； int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to, int tolen)； sockfd,buf,len 的意义和read、write 一样，分别表示套 接字描述符、发送或接收的缓冲区及大小。recvfrom 负 责从sockfd 接收数据，如果from不是NULL，那么fro