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Table of Contents
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 <stdio.h>
void a(char *arg)
{
printf("function a,hello world %s\n",arg);
}
函数b的内容如下：
＃i nclude <stdio.h>
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 <stdio.h>。
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 <stdio.h>
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 <unistd.h>
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <dirent.h>
＃i nclude <string.h>
＃i nclude <sys/stat.h>
＃i nclude <stdlib.h>
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 <stdio.h>
＃i nclude <unistd.h>
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 <stdlib.h>
＃i nclude <stdio.h>
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.h>
time_t time(time_t *t);
显示系统时间的示例代码：
＃i nclude <time.h>
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <unistd.h>
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 <time.h>
char *ctime(const time_t *timeval);
示例：
＃i nclude <time.h>
＃i nclude <stdio.h>
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<stdlib.h>
int mkstemp(char * template);
示例：
＃i nclude <stdio.h>
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 <sys/types.h>
＃i nclude <pwd.h>
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 <stdio.h>
＃i nclude <sys/types.h>
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <pwd.h>
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 <unistd.h>
int gethostname(char *name, size_t namelen); /* 主机名返回给name变量 */
示例代码：
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <unistd.h>
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 <sys/utsname.h>
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 <stdio.h>
＃i nclude <unistd.h>
＃i nclude <sys/utsname.h>
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 <syslog.h>
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 <syslog.h>
＃i nclude <stdio.h>
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 <syslog.h>
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 <syslog.h>
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <unistd.h>
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
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