1、Linux操作系統(tǒng)下C語言編程入門CNT第1頁，共37頁。Linux操作系統(tǒng)簡介基礎(chǔ)知識進程介紹文件操作時間概念消息管理線程操作網(wǎng)絡(luò)編程Linux下C開發(fā)工具介紹第2頁，共37頁。一.Linux操作系統(tǒng)簡介發(fā)展歷史 1969年，Ken Thompson ，UNIXMINIX 1991年，芬蘭赫爾辛基大學 LINUS現(xiàn)狀和前景 大型計算機系統(tǒng)、PC、手持電腦主要特點 多用戶、多任務(wù)、穩(wěn)定性、安全性、開放性、網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)用領(lǐng)域 Internet(WEB、FTP、郵件、DNS服務(wù)器，TCP/IP路由、防火墻)、LAN、嵌入式系統(tǒng)、辦公桌面發(fā)行版本 RedHat、Debian、紅旗第3頁，共37頁。二.

2、基礎(chǔ)知識源程序的編譯gcc 編譯器g+ 編譯器例:gcc -o hello hello.c g+ -g -o hello.o hello.cpp編寫makefile文件對某個Project編譯時，需要編寫makefile文件。一般的格式是:Target : components (依賴關(guān)系)TAB rule(規(guī)則)makefile 有三個非常有用的變量，分別是：$、$ 、$ 代表目標文件$ 代表所有的依賴文件$ 代表第一個依賴文件的名稱第4頁，共37頁。Makefile實例：#This is the makefileCC = g+CFLAG = -Wall -OplcMain: src/mai

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

4、nkcheck.o obj/msgqueue.o obj/ping.o obj/pid.o obj/paramfile.oobj/com.o:src/Communication.cpp$(CC) $(CFLAG) -c -o $ $obj/msgware.o:src/MsgWare.cpp$(CC) $(CFLAG) -c -o $ $0)ptr=buffer;while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read)if(bytes_write=-1)&(errno!=EINTR) break;/*是否寫完所有讀的字節(jié)*/else if(bytes_write

5、=bytes_read) break;else if(bytes_write0) /*只寫了一部分*/ptr+=bytes_write;bytes_read-=bytes_write;if(bytes_write=-1) break;close(from_fd); close(to_fd);第12頁，共37頁。文件的屬性int access(const char *pathname,int mode);判斷文件是否可以進行某種操作(讀,寫等等),mode可以是以下值的組合：R_OK 文件可以讀； W_OK 文件可以寫；X_OK 文件可以執(zhí)行； F_OK 文件存在測試成功時，函數(shù)返回0；當有一項

6、不符合時，返回-1。要獲得文件的其他屬性,我們可以使用函數(shù)stat 或者 stat(const char *pathname, struct stat * buf);int fstat(int filedes, struct stat * buf);返回的文件特性保存在類型為stat的結(jié)構(gòu)體中(包含設(shè)備、節(jié)點、模式、用戶ID、組ID、文件字節(jié)數(shù)、最后一次訪問、修改的時間等信息)，參數(shù)buf指向該結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，我們感興趣的成員之一是st_mode,它包含了文件類型和文件權(quán)限。第13頁，共37頁。目錄文件的操作C庫函數(shù)中提供了getcwd函數(shù),可以得到當前工作路徑。char

7、*getcwd(char *buffer , size_t size);Linux下的目錄操作函數(shù)：int mkdir(const char *path,mode_t mode); /創(chuàng)建目錄DIR *opendir(const char *path); /打開目錄struct dirent *readdir(DIR *dir); /讀取目錄int closedir(DIR *dir); /關(guān)閉目錄第14頁，共37頁。其他函數(shù)int unlink(const char *pathname); /刪除文件int rmdir(const char *pathname); /刪除目錄int remo

8、ve(const char *pathname); /刪除文件或目錄int rename(const char *oldname, const char *newname);/文件或目錄更名int chmod(const char *filename, mode_t mode);int fchmod(int filedes, mode_t mode);chmod和fchmod用于改變文件的訪問權(quán)限。成功則返回0，否則返回-1。第15頁，共37頁。五.時間概念時間表示和測量time_t time(time_t *tloc);返回自1970年1月1日0點以來的秒數(shù)char *ctime(const

9、 time_t *clock); 將秒數(shù)轉(zhuǎn)化成字符串，例:Sat Dec 31 10:00:00 2005localtime 取得當?shù)啬壳暗臅r間和日期mktime 將時間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成經(jīng)過的秒數(shù)settimeofday 設(shè)置目前的時間gettimeofday 取得目前的時間，可以用作時間的測量第16頁，共37頁。六.消息管理POSIX 無名信號量用主要是用來保護共享資源,使得資源在一個時刻只為一個進程所擁有。信號燈(semaphore)是進程間共享的資源計數(shù)器。int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value);int sem_des

10、troy(sem_t *sem);/刪除信號燈int sem_wait(sem_t *sem);/阻塞進程，直到信號燈值大于0，返回時自動將信號燈的值減1int sem_post(sem_t *sem);/與sem_wait相反，將信號燈的值加1，同時發(fā)出信號喚醒等待的進程int sem_trywait(sem_t *sem);/與sem_wait相似,但不阻塞int sem_getvalue(sem_t *sem); /得到信號燈的值第17頁，共37頁。System V 信號量System V的信號量是信號量集，可以包括多個信號燈，每個操作可以同時操作多個信號燈 ；POSIX是單個信號燈，P

11、OSIX有名信號燈支持進程間通信，無名信號燈放在共享內(nèi)存中時可以用于進程間通信。第18頁，共37頁。七.線程操作線程線程是比進程更小的能獨立運行的基本單位。 共享程序代碼節(jié)省資源線程的創(chuàng)建和使用int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *), void *arg);pthread_create 創(chuàng)建一個線程，thread 是用來表明創(chuàng)建線程的ID，attr 指出線程創(chuàng)建時候的屬性，我們用NULL 來表明使用缺省屬性。start_routine 函數(shù)指針是線程創(chuàng)建成

12、功后開始執(zhí)行的函數(shù)，arg是這個函數(shù)的唯一一個參數(shù)，表明傳遞給start_routine 的參數(shù)。第19頁，共37頁。例：if(pthread_create(&m_threadID,NULL,ThreadQueryData,(void*)this) != 0)if(pthread_create(&UpdateThreadId, NULL, ThreadDownLoadBaseSchedule, (void*)this) != 0)if(pthread_create(&SpanUpdateThreadId, NULL, ThreadUpdateSpanTimeTableToPlc, (void*

13、)this) != 0)第20頁，共37頁。void pthread_exit(void *retval);int pthread_join(pthread *thread,void *thread_return);pthread_exit 函數(shù)和exit 函數(shù)類似，用來退出線程。這個函數(shù)結(jié)束線程，釋放函數(shù)的資源，并在最后阻塞，直到其他線程使用pthread_join 函數(shù)等待它，然后將*retval 的值傳遞給*thread_return。*多線程中共同占用某一資源時，注意信號鎖機制。第21頁，共37頁。八.網(wǎng)絡(luò)編程Linux 網(wǎng)絡(luò)知識介紹1.客戶端程序和服務(wù)端程序網(wǎng)絡(luò)程序和普通的程序有一個

14、最大的區(qū)別是網(wǎng)絡(luò)程序是由兩個部分組成的客戶端和服務(wù)器端。網(wǎng)絡(luò)程序是先有服務(wù)器程序啟動，等待客戶端的程序運行并建立連接。一般的來說是服務(wù)端的程序在一個端口上監(jiān)聽，直到有一個客戶端的程序發(fā)來了請求。2.常用的命令netstat 顯示網(wǎng)絡(luò)的連接、路由表和接口等信息。telnet用于遠程控制的程序，可以用來調(diào)試服務(wù)端程序。第22頁，共37頁。3. TCP/UDP 介紹TCP(Transfer Control Protocol)傳輸控制協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議，當我們的網(wǎng)絡(luò)程序使用這個協(xié)議的時候，網(wǎng)絡(luò)可以保證我們的客戶端和服務(wù)端的連接是可靠的，安全的。UDP(User Datagram Protocol

15、)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是一種非面向連接的協(xié)議，這種協(xié)議并不能保證我們的網(wǎng)絡(luò)程序的連接是可靠的，所以我們現(xiàn)在編寫的程序一般是采用TCP 協(xié)議的。第23頁，共37頁。初等網(wǎng)絡(luò)函數(shù)介紹（TCP）Socket(套接字)套接字是一個通信端口，是一種使用標準UNIX文件描述字和其他程序通信的方法。從程序員的角度來看，它很象文件描述字，因為它同文件和管道一樣使用write/read來讀寫數(shù)據(jù)。但是套接字和普通文件描述字又有不同：首先，套接字除了可以有一個地址以外，還明顯包含著關(guān)于通信的3個屬性域、類型和協(xié)議；其次，套接字的使用可以是非對稱的，它通常明確的區(qū)分通信的兩個進程為客戶進程和服務(wù)進程，并且允許不同系統(tǒng)或機

16、器上的多個客戶與單個服務(wù)相連；最后，套接字的創(chuàng)建和各種操作與文件描述字也有所不同。第24頁，共37頁。socket (創(chuàng)建套接字)int socket(int domain, int type, int protocol);domain: 說明網(wǎng)絡(luò)程序所在的主機采用的通信協(xié)議族(AF_UNIX(UNIX域) 和AF_INET(Internet域) 等)；type:網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通訊協(xié)議(SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM等) ，SOCK_STREAM表示我們使用的是TCP協(xié)議， SOCK_DGRAM表示我們使用的是UDP協(xié)議。protocol: TCP/UDP,由于已指定協(xié)議，這里

17、設(shè)置為0。socket調(diào)用成功時，返回值為0；否則返回-1。例:skConnectSocket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); 第25頁，共37頁。bind (命名套接字)int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);sockfd: 是由socket 調(diào)用返回的文件描述符.my_addr: 是一個指向結(jié)構(gòu)類型sockaddr 對象的指針，該對象包含了要指定給socket的地址。addlen: socketaddr結(jié)構(gòu)對象的長度。函數(shù)調(diào)用成功時返回0，否則返回-1。listen (創(chuàng)建連接隊

18、列)int listen(int sockfd,int backlog)；sockfd: 是bind返回的文件描述符。backlog: 設(shè)置請求排隊的最大長度。listen 函數(shù)將bind 的文件描述符變?yōu)楸O(jiān)聽套接字,返回的情況和bind 一樣。第26頁，共37頁。accept (創(chuàng)建新的面向特定客戶的套接字)int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen);sockfd: 是listen 后的文件描述符。addr, addrlen 是用來給客戶端的程序填寫的,服務(wù)器端只要傳遞指針就可以了。bind、listen和accept

19、 服務(wù)器端用的函數(shù)，accept 調(diào)用時,服務(wù)器端的程序會一直阻塞到有一個客戶程序發(fā)出了連接。accept 成功時返回最后的服務(wù)器端的文件描述符,這個時候服務(wù)器端可以向該描述符寫信息了，失敗時返回-1。第27頁，共37頁。connect (與服務(wù)器建立連接)int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);sockfd：socket返回的、同服務(wù)端通訊的文件描述符。serv_addr：儲存了服務(wù)器端的連接信息。其中包含了服務(wù)端的地址。addrlen：serv_addr結(jié)構(gòu)對象的長度。connect 函數(shù)是客戶端用來

20、同服務(wù)端連接的。成功時返回0，失敗時返回-1。第28頁，共37頁。套接字連接示意圖服務(wù)端客戶端socket()bind()accept()listen()阻塞直到收到來自客戶的數(shù)據(jù)報socket()connect()建立連接write()read()數(shù)據(jù)(請求)read()進程請求write()數(shù)據(jù)(回答)read()close()close()文件結(jié)束第29頁，共37頁。讀寫函數(shù)寫函數(shù)writessize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes)；write 函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫入文件描述符fd。成功時返回寫的字節(jié)數(shù)，失敗時

21、返回-1，并設(shè)置errno 變量。如果錯誤為EINTR，表示在寫的時候出現(xiàn)了中斷錯誤；如果為EPIPE，表示網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)了問題(對方已經(jīng)關(guān)閉了連接)。第30頁，共37頁。讀函數(shù) readssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte) ；read 函數(shù)是負責從fd 中讀取內(nèi)容。當讀成功時，read返回實際所讀的字節(jié)數(shù)，如果返回的值是0 表示已經(jīng)讀到文件的結(jié)束了，小于0表示出現(xiàn)了錯誤。如果錯誤為EINTR 說明讀是由中斷引起的, 如果是ECONNREST 表示網(wǎng)絡(luò)連接出了問題。第31頁，共37頁。數(shù)據(jù)的傳遞/* 客戶端向服務(wù)端寫 */struct my_st

22、ruct my_struct_client;write(fd,(void *)&my_struct_client,sizeof(struct my_struct);/* 服務(wù)端的讀*/char buffersizeof(struct my_struct);struct *my_struct_server;read(fd,(void *)buffer,sizeof(struct my_struct);my_struct_server=(struct my_struct *)buffer;第32頁，共37頁。用戶數(shù)據(jù)報發(fā)送(UDP)兩個常用的函數(shù)int recvfrom(int sockfd,vo

23、id *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr * from, int *fromlen)；int sendto(int sockfd,const void *msg,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *to, int tolen)；sockfd,buf,len 的意義和read、write 一樣，分別表示套接字描述符、發(fā)送或接收的緩沖區(qū)及大小。recvfrom 負責從sockfd 接收數(shù)據(jù)，如果from不是NULL，那么from 里面存儲了信息來源的情況；如果對信息的來源不感興趣，可以將from 和fromlen 設(shè)置為NULL。sendto 負責向to 發(fā)送信息，此時在to 里面存儲了收信息方的詳細資料。例: int iRetVal = sendto(skConnectSocket, ps