Linux程式设计之四

Linux程式设计-23.共享记忆体(Shared Memory)

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 14:08:00)

共享记忆体是指同一块记忆体区段被一个以上的行程所分享。这是我们所知速度最快的行程间通讯方式。使用共享记忆体在使用多CPU的机器上，会使机器发挥较佳的效能。

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#include

int shmget(key_t key, int size, int shmflg);

char *shmat ( int shmid, char *shmaddr, int shmflg )

int shmdt ( char *shmaddr)

int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

struct shmid_ds {

struct ipc_perm shm_perm; /* operation perms */

int shm_segsz; /* size of segment (bytes) */

time_t shm_atime; /* last attach time */

time_t shm_dtime; /* last detach time */

time_t shm_ctime; /* last change time */

unsigned short shm_cpid; /* pid of creator */

unsigned short shm_lpid; /* pid of last operator */

short shm_nattch; /* no. of current attaches */

/* the following are private */

unsigned short shm_npages; /* size of segment (pages) */

unsigned long *shm_pages; /* array of ptrs to frames -> SHMMAX */

struct vm_area_struct *attaches; /* descriptors for attaches */

};

shm_perm

This is an instance of the ipc_perm structure, which is defined for us in

linux/ipc.h. This holds the permission information for the segment,

including the access permissions, and information about the creator of the

segment (uid, etc).

shm_segsz

Size of the segment (measured in bytes).

shm_atime

Time the last process attached the segment.

shm_dtime

Time the last process detached the segment.

shm_ctime

Time of the last change to this structure (mode change, etc).

shm_cpid

The PID of the creating process.

shm_lpid

The PID of the last process to operate on the segment.

shm_nattch

Number of processes currently attached to the segment.

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Linux程式设计-24.Semaphores

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 15:00:00)

semget

semop

semctl

Linux程式设计-25.Message Queues

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 16:10:00)

msgget

msgsnd

msgctl (http://www.fanqiang.com/) 进入【UNIX论坛】

Linux程式设计-26.PIPE

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 17:04:00)

a pipe is a method of connecting the standard output of one process to the standard input of another.

They are half-duplex. Data flows only in one direction.

They can be used only between processes that have a common ancestor. Normally a pipe is created by a process, that process calls fork, and the pipe is used between the parent and child. (http://www.fanqiang.com/) 进入【UNIX论坛】

Linux程式设计-27.GNU Debugger

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 18:08:01)

gdb/xxgdb

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启动方式

你可以单独启动gdb，不过一般来说，启动方式都会带一两个参数。

「gdb program」：指定要除错的程式。

「gdb program core」：指定要除错的程式及其coredump档。

「gdb program pid」：指定要除错的程式及目前其正在执行的process id。

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命令说明

attach pid

at pid

接上一个已经在执行的行程pid。这会使pid暂停，中断任何sleep及可中断的可系统呼叫。

backtrace, bt, where, w

显示追踪堆叠。

break [filename:]function | line | address

b [filename:]function | line | address

设定中断点。您可以指定函数名称、行数、甚至记忆体位址。

中断点後，继续执行程式。

clear [filename:]function | line | address

清除中断点。

condition breakid expression

根据中断点号码来设定中断状况。

delete breakid

清除中断点breakid。

detach pid

解除目前接上的行程。

display expression

每次中断时，显示expression的值。

help [name]

辅助说明

jump address

跳到指定的位址，并开始执行。

list (address)

l (address)

列出位置附近的10行。

next, n

执行到下一行。

nexti

执行下一个处理器指令。

print expression

p expression

列出详细的expression值。

run, r

从头开始执行目前程式。

set expression

设定参数值。

step, s

执行一个程式指令。

stepi

执行一个处理器指令，遇到函数时，追踪进去。

undisplay

取消display。没有参数的话，取消全部。

whatis

显示expression的资料型态。

quit

离开。

与print类似，不过仅显示位址内容的简约格式。

Linux程式设计-28.GNU Make

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 19:00:00)

dependency, target, rule

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变数(Variable)

OBJS =

OBJS :=

OBJS +=

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字尾法则(Suffix Rules)

Linux程式设计-29.时间处理

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 20:10:01)

UNIX及Linux的时间系统是由「新纪元时间」Epoch开始计算起，单位为秒，Epoch则是指定为1970年一月一日凌晨零点零分零秒，格林威治时间。

目前大部份的UNIX系统都是用32位元来记录时间，正值表示为1970以後，负值则表示1970年以前。我们可以很简单地计算出其时间领域：

2^31/86400(s) = 24855.13481(天) ~ 68.0958(年)

1970+68.0958 = 2038.0958

1970-68.0958 = 1901.9042

时间领域为[1901.9042,2038.0958]。

准确的时间为2038年一月十八日星期一晚上十点十四分七秒。那一刻，时间将会转为负数，变成1901年十二月十三日黑色星期五下午三点四十五分五十二秒，然後Jason就会跑出来用斧头砸掉您的电脑。

这就是所谓的UNIX 2038 BUG，或者您也可戏称为Jason hatchet bug。在大部份的UNIX上，并没有所谓Y2K问题，不过都有2038年问题。

在一些64位元的平台上，例如Digital Alpha、SGI、Sparc等等，则用64位元来表示时间。

2^63/86400 ~ 1E14(天) ~ 2.92E11(年)

大约是292亿年。

因此，使用64位元的电脑可能会有Armageddon bug的问题。届时位於猎户座旋臂的太阳，已经是黑矮星或暗黑物质，猎户座旋臂大概也已经被重力波震断，银河系大概则已经变成小型似星体了。

虽然许多人认为UNIX的2038年问题会随着科技的进步，而将电脑逐步汰换成64位元电脑，因此无须担心。但我个人相信，在2038年，依然会有许多状况出现。因为，就事实而言，目前许多UNIX系统都有足够的能力服役到2038年而毫无问题。因此，如果有意添购电脑主机，而且有预期会使用到那个时候，最好是选购64位元电脑，确认只有世界末日问题（除非您想要把资料流传给下一个宇宙，那就要另当别论了）。

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取得目前时间

在所有的UNIX下，都有个time()的函数

#include

time_t time(time_t *t);

这个函数会传回从epoch开始计算起的秒数，如果t是non-null，它将会把时间值填入t中。

对某些需要较高精准度的需求，Linux提供了gettimeofday()。

#include

int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);

int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);

struct timeval {

int tv_sec;

int tv_usec;

};

其中tv_sec是由凌晨开始算起的秒数，tv_usec则是微秒(10E-6 second)。

struct timezone {

int tv_minuteswest;

int tv_dsttime;

};

tv_minuteswest是格林威治时间往西方的时差，tv_dsttime则是时间的修正方式。

在Linux下timezone的使用已经废除而不再使用。因为有许多地区都有日光节约时间，日光节约时间的使用与否，往往与无可预测的政治因素相关，没有简单的方法来实作这项设计。

在sys/time.h中，有三个有用的巨集用於操作timeval：

#define timerisset(tvp) ((tvp)->tv_sec || (tvp)->tv_usec)

#define timercmp(tvp, uvp, cmp)

((tvp)->tv_sec cmp (uvp)->tv_sec ||

(tvp)->tv_sec == (uvp)->tv_sec &&

(tvp)->tv_usec cmp (uvp)->tv_usec)

#define timerclear(tvp) ((tvp)->tv_sec = (tvp)->tv_usec = 0)

timerisset检查tvp是否有被设定值进去，timercmp比较时间，timerclear设tvp为零。

cmp为比较操作子如">"、"<"、"=="等等。

在POSIX.1b的即时处理标准中允许较高的时间解析度。

struct timespec

{

long int tv_sec;

long int tv_nsec;

};

tv_nsec是nano second(10E-9 second)。

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时间表述

电脑使用秒及epoch来表示其时间，但对人脑来说实在太残忍一点，大概没有人可以用人脑来计算。因此，UNIX下提供了其它两种基本方式来表述时间，struct tm及文字格式时间。

struct tm

{

int tm_sec;

int tm_min;

int tm_hour;

int tm_mday;

int tm_mon;

int tm_year;

int tm_wday;

int tm_yday;

int tm_isdst;

};

tm_sec表「秒」数，在[0,61]之间，多出来的两秒是用来处理跳秒问题用的。

tm_min表「分」数，在[0,59]之间。

tm_hour表「时」数，在[0,23]之间。

tm_mday表「本月第几日」，在[1,31]之间。

tm_mon表「本年第几月」，在[0,11]之间。

tm_year要加1900表示那一年。

tm_wday表「本第几日」，在[0,6]之间。

tm_yday表「本年第几日」，在[0,365]之间，闰年有366日。

tm_isdst表是否为「日光节约时间」。

struct tm格式时间函数

struct tm * gmtime(const time_t * t);

转换成格林威治时间。有时称为GMT或UTC。

struct tm * localtime(const time_t *t);

转换成本地时间。它可以透过修改TZ环境变数来在一台机器中，不同使用者表示不同时间。

time_t mktime(struct tm *tp);

转换tm成为time_t格式，使用本地时间。

tme_t timegm(strut tm *tp);

转换tm成为time_t格式，使用UTC时间。

double difftime(time_t t2,time_t t1);

计算秒差。

文字时间格式函数

char * asctime(struct tm *tp);

char * ctime(struct tm *tp);

这两个函数都转换时间格式为标准UNIX时间格式。

Mon May 3 08:23:35 1999

ctime一率使用当地时间，asctime则用tm结构内的timezone资讯来表示。

size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp);

strftime有点像sprintf，其格式由fmt来指定。

%a : 本第几天名称，缩写。

%A : 本第几天名称，全称。

%b : 月份名称，缩写。

%B : 月份名称，全称。

%c : 与ctime/asctime格式相同。

%d : 本月第几日名称，由零算起。

%H : 当天第几个小时，24小时制，由零算起。

%I : 当天第几个小时，12小时制，由零算起。

%j : 当年第几天，由零算起。

%m : 当年第几月，由零算起。

%M : 该小时的第几分，由零算起。

%p : AM或PM。

%S : 该分钟的第几秒，由零算起。

%U : 当年第几，由第一个日开始计算。

%W : 当年第几，由第一个一开始计算。

%w : 当第几日，由零算起。

%x : 当地日期。

%X : 当地时间。

%y : 两位数的年份。

%Y : 四位数的年份。

%Z : 时区名称的缩写。

%% : %符号。

char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp);

如同scanf一样，解译字串成为tm格式。

%h : 与%b及%B同。

%c : 读取%x及%X格式。

%C : 读取%C格式。

%e : 与%d同。

%D : 读取%m/%d/%y格式。

%k : 与%H同。

%l : 与%I同。

%r : 读取"%I:%M:%S %p"格式。

%R : 读取"%H:%M"格式。

%T : 读取"%H:%M:%S"格式。

%y : 读取两位数年份。

%Y : 读取四位数年份。

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进入「冬眠状态」：Sleeping

unsigned int sleep(unsigned int seconds);

sleep()会使目前程式陷入「冬眠」seconds秒，除非收到「不可抵」的信号。

如果sleep()没睡饱，它将会返回还需要补眠的时间，否则一般返回零。

void usleep(unsigned long usec);

usleep与sleep()类同，不同之处在於秒的单位为10E-6秒。

int select(0,NULL,NULL,NULL,struct timeval *tv);

可以利用select的实作sleep()的功能，它将不会等待任何事件发生。

int nanosleep(struct timespec *req,struct timespec *rem);

nanosleep会沉睡req所指定的时间，若rem为non-null，而且没睡饱，将会把要补眠的时间放在rem上。

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定时闹钟：Interval Timers

定时闹钟一但启动後，会定期送信号给行程，读者最好要解一下signal的处理。

struct itimerval {

struct timeval * it_interval;

struct timeval * it_value;

};

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

alarm()会在seconds时，送出SIGALRM信号，这不是「定期」的。

int getitimer(int which,struct itimerval *val);

读取which指定的Timer目前状态。

int setitimer(int which,struct itimerval *val,struct itimerval *old);

设定which指定的Timer目前状态。

每个行程都有三个定期闹钟（which参数）：

ITIMER_REAL :

以系统真实的时间来计算，它送出SIGALRM信号。

ITIMER_VIRTUAL :

以该行程真正有执行的时间来计算，它送出SIGVTALRM信号。

ITIMER_PROF :

以行程真正有执行及在核心中所费的时间来计算，它送出SIGPROF信号。

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人类的极限：由於太空充斥各种辐射线，太空飞行会无可避免地，造成太空人每年约1%的脑细胞坏死，在他完成任务之前，已经变成白了。因此，人类无法长期进行太空探险。

解决方式：派道家炼气士出太空任务。

Linux程式设计-30.使用者资讯管理(pwd)

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 21:04:00)

pwd.h

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要存取使用者帐号资讯，可以使用pwd.h来取用/etc/passwd内的资讯。

POSIX.1中把/etc/passwd称为user database file.

在POSIX.1中其实仅定义了五个栏位，不过在SVR4及4.3+BSD中，都支援七个栏位。

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struct passwd

{

char * pw_name; /* Username, POSIX.1 */

char * pw_passwd; /* Password */

__uid_t pw_uid; /* User ID, POSIX.1 */

__gid_t pw_gid; /* Group ID, POSIX.1 */

char * pw_gecos; /* Real Name or Comment field */

char * pw_dir; /* Home directory, POSIX.1 */

char * pw_shell; /* Shell Program, POSIX.1 */

};

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当您需要取得有关某个使用者的资讯时，大致上有以下几个函数可以使用：

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struct passwd * getpwuid(uid_t uid);

当您知道使用者的uid(user id)时，可以透过getpwuid来得知所有关於该使用者的相关资讯。

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struct passwd * getpwnam(char * name);

当您知道使用者名称时，可以透过getpwnam来得知所有关於该使用者的相关资讯。

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int getpw(uid_t uid, char *buf);

当您仅需要取得使用者的密码进行比对时，可以使用getpw。

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另外，有存取一系列使用者资讯的方法。

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FILE * pwdopen(void);

开启password档案。

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struct passwd * pwdread(FILE * stream,struct passwd *p);

读取一个使用者资讯进来，填到p中，返回p为成功，NULL为失败。

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void setpwent(void);

将读取资料流重设到起点。

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void endpwent(void);

关闭password档案资料流。

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struct passwd * getpwent(void);

读取一个使用者资讯进来，有必要的话，则将进行开档动作。

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struct passwd * fgetpwent(FILE * stream);

从档案中读取一个使用者资讯进来。

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int putpwent(struct passwd *p,FILE *f);

将一个使用者资讯写入档案中。

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struct passwd * pwdalloc(void);

配置一个记忆体区块给passwd用。

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Linux程式设计-31.工作群资讯管理(grp)

http://www.openchess.org/noitatsko/programming/ (2001-05-27 22:08:00)

grp.h

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struct group

{

char * gr_name;

char * gr_passwd;

gid_t gr_gid;

char ** gr_mem;

};

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FILE * grpopen(void);

开启/etc/group档。

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struct group * grpread(FILE *stream,struct group *grp);

读取一个group资讯。

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struct group * grpalloc(void);

配置group记忆体。

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void setgrent(void);

将group档资料流设定到开始处。

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void endgrent(void);

关闭group档。

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struct group * getgrent(void);

读取一项group资讯。

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struct group * fgetgrent(FILE * stream);

从档案中读取一项group资讯。

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struct group * getgrgid(gid_t gid);

根据gid读取group资讯。

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struct group * getgrnam(char *name);

根据group name读取group资讯。

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int setgroups(size_t n,const gid_t * groups);

???

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int initgroups(const char *user,gid_t group);

???

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struct group * grpscan(...);

???