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第1章 Unix系统编程概述

分类: 文章 • 2024-01-10 19:17:40

一 什么是系统编程

1.操作系统的职责

内存空间用来存放程序和数据，所有的程序必须在内存空间中才能运行。用来容纳操作系统的内存空间叫做系统空间，容纳应用程序的内存空间叫做用户空间。

二 理解系统编程

内核提供服务以便使系统程序可以直接访问系统资源

1.系统资源

  • 处理器：内核安排一个程序何时开始执行，何时暂停、恢复、终止执行
  • 输入输出（I/O）：程序中所有输入输出都必须流经内核
  • 进程管理
  • 内存：内核的职责之一是内存管理，包括分配与回收
  • 设备
  • 计时器
  • 进程间通信
  • 网络

三 从用户角度理解Unix

1.登录

在登录过程中，当用户名和密码通过验证后，系统会启动一个叫做shell的进程，然后把用户交给这个进程，由这个进程处理用户请求。每个用户都有属于自己的shell进程。

2.目录操作

（1）目录树

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（2）目录操作命令

  • ls：列出目录内容
  • cd：改变当前目录，只输入cd会立即回到用户主目录
  • pwd：显示当前目录全路径
  • mkdir，rmdir：新建，删除目录

3.文件操作

（1）文件操作命令

  • cat,more,less,pg：查看文件内容
  • cp：文件复制
  • rm：文件删除
  • mv：重命名或移动文件

四 从系统角度来看Unix

Unix系统编程中3个重要的方面：通信、协作、网络访问

四 动手实践

1.more的第一个实现版本

/* more01.c - version 0.1 of more01
 * read and print 24 lines then pause for a few special commands
 */
 
#include<stdio.h>
#define PAGELEN 24
#define LINELEN 512
void do_more(FILE*);
int see_more();
int main(int argc,char* argv[])
{
	FILE* fp;
	if(argc==1)
		do_more(stdin);
	else
		while(--argc)
			if((fp=fopen(*++argv,"r"))!=NULL)
			{
				do_more(fp);
				fclose(fp);
			}
			else
				exit(1);
	return 0;
}

void do_more(FILE* fp)
{
	char line[LINELEN];
	int num_of_lines=0;
	int see_more(),replay;
	while(fgets(line,LINELEN,fp))
	{
		if(num_of_lines==PAGELEN)
		{
			replay=see_more();
			if(replay==0)
				break;
			num_of_lines-=replay;
		}
		if(fputs(line,stdout)==EOF)
			exit(1);
		num_of_lines++;
	}
}

int see_more()
{
	int c;
	printf("\033[7m more?\033[m");
	while((c=getchar())!=EOF)
	{
		if(c=='q')
			return 0;           /*不看*/
		if(c==' ')
			return PAGELEN;     /*下一页*/
		if(c=='\n')
			return 1;           /*下一行*/
	}
	return 0;
}

主函数中判断应从文件还是标准输入中获取数据，并打开相应的数据源，然后调用do_more函数，do_more函数将数据显示在显示器上，满一屏后，调用see_more函数接收用户的输入以决定下一步动作。运行结果如下：
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问题：当屏幕上文字上滚时，more？也会随之上滚，这并不是所需要的。而且当按空格键或按q后，如果不按回车键，那程序什么也不会做。

管道是一种通信机制，通常用于进程间的通信（也可通过socket进行网络通信），它表现出来的形式将前面每一个进程的输出（stdout）直接作为下一个进程的输入（stdin）。管道命令使用|作为界定符号。
当运行下列命令时，结果如下

ls /bin |more

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而运行刚才的more01时，则有如下结果

ls /bin |./more01

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可见其并未如more那样，这里管道符将more01的标准输入重定向到ls的标准输出，而more01的输入通过getchar()函数读入。重定向后，more01将从同一个数据流中读用户的输入。
解决此问题的方法是，从标准输入中读入要分页的数据，直接从键盘读用户的输入。
在/dev/tty处有键盘和显示器的设备描述文件，向这个文件写，相当于显示在用户的屏幕上，读则相当于从键盘获取用户的输入。more命令有两个输入：程序的标准输入是ls的输出，将其分页显示到屏幕上，当more需要用户输入时，可以从/dev/tty得到数据。
改进more01.c为more02.c

/* more02.c - version 0.2 of more01
 * read and print 24 lines then pause for a few special commands
 * feature of version 0.2:reads from /dev/tty for commands
 */
 
#include<stdio.h>
#define PAGELEN 24
#define LINELEN 512
void do_more(FILE*);
int see_more(FILE*);
int main(int argc,char* argv[])
{
	FILE* fp;
	if(argc==1)
		do_more(stdin);
	else
		while(--argc)
			if((fp=fopen(*++argv,"r"))!=NULL)
			{
				do_more(fp);
				fclose(fp);
			}
			else
				exit(1);
	return 0;
}

void do_more(FILE* fp)
{
	char line[LINELEN];
	int num_of_lines=0;
	int see_more(FILE*),replay;
	FILE* fp_tty;
	fp_tty=fopen("/dev/tty","r");
	if(fp_tty==NULL)
		exit(1);
	while(fgets(line,LINELEN,fp))
	{
		if(num_of_lines==PAGELEN)
		{
			replay=see_more(fp_tty);
			if(replay==0)
				break;
			num_of_lines-=replay;
		}
		if(fputs(line,stdout)==EOF)
			exit(1);
		num_of_lines++;
	}
}

int see_more(FILE* cmd)
{
	int c;
	printf("\033[7m more?\033[m");
	while((c=getc(cmd))!=EOF)   /*从文件流中读取下一个字符*/
	{
		if(c=='q')
			return 0;           /*不看*/
		if(c==' ')
			return PAGELEN;     /*下一页*/
		if(c=='\n')
			return 1;           /*下一行*/
	}
	return 0;
}

程序编译运行结果如下：
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more02还需进一步完善，以使得不需要额外的回车，并且输入的字符也不会回显。
用户操作的终端有很多参数，可以调整参数使得用户输入的字符被立即送到程序，而不用等待回车，还可以使输入的字符不回显。

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