Linux编程技术详解

第1章　Linux基本知识　1
1.1　Linux系统概述　2
1.1.1　Linux的发展历史　2
1.1.2　Linux与UNIX的关系　2
1.1.3　Linux的发音　3
1.2　POSIX标准与Linux Standard Base　3
1.2.1　POSIX标准　3
1.2.2　Linux Standard Base　3
1.3　GNU和GNU通用公共许可证(GPL)　4
1.3.1　GNU介绍　4
1.3.2　GNU通用公共许可证(GPL)　4
1.4　内核就是Linux　4
1.5　文件系统分级结构标准(FHS)　5
1.5.1　FHS简介　5
1.5.2　Linux目录结构　5
1.6　Linux系统结构　6
1.7　小结　7
第2章　Linux开发环境　9
2.1　Linux发行版本介绍　10
2.2　Linux的文件系统　11
2.3　Linux的LiveCD　12
2.4　Fedora Core 6的安装　12
2.4.1　为Linux系统预留磁盘空间　13
2.4.2　选择Fedora Core的系统语言　14
2.4.3　为Fedora Core划分磁盘分区　15
2.4.4　安装GRUB菜单并设置网络环境　16
2.4.5　设置时区并定制安装软件　16
2.5　Ubuntu Desktop 6.10的安装　18
2.5.1　选择系统默认语言并设置时区　18
2.5.2　添加用户并设置磁盘分区　20
2.5.3　完成系统安装　21
2.6　虚拟机简介与VMware的安装　22
2.6.1　VMware简介　23
2.6.2　Virtual PC介绍　23
2.6.3　Xen介绍　24
2.6.4　Linux平台下VMware WorkStation的安装　24
2.7　在VMware WorkStation中安装Linux系统　30
2.7.1　创建虚拟系统文件　30
2.7.2　配置虚拟系统的硬件环境　32
2.7.3　在虚拟系统中安装Linux系统　34
2.7.4　向VMware虚拟机添加新硬件　35
2.7.5　在Linux中使用新添加的硬件　37
2.8　远程连接Linux服务器　40
2.8.1　商业软件开发中的代码控制模式　40
2.8.2　SSH服务介绍　41
2.8.3　使用PuTTY登录SSH服务器　42
2.8.4　开放X Window远程访问服务　43
2.8.5　在Window系统中登录Linux图形用户界面　44
2.9　包管理工具Yum与APT　45
2.9.1　Yum介绍　46
2.9.2　APT介绍　46
2.9.3　使用APT配置开发环境　46
2.10　小结　47
第3章　Linux开发工具　49
3.1　文本编辑器：Vi　50
3.1.1　Vi编辑器的工作模式　50
3.1.2　Vi编辑器的基本操作　50
3.1.3　进入插入模式　51
3.1.4　末行模式下的常用命令　52
3.1.5　删除命令　52
3.1.6　搜索及替换命令　52
3.1.7　Vi加密文件　53
3.1.8　在Vi中打开语法加亮和启用自动缩进功能　53
3.2　文本编辑器：Emacs　54
3.2.1　启动和退出Emacs　54
3.2.2　Emacs的基本编辑命令　54
3.3　源代码阅读工具：Source Insight　55
3.3.1　在Windows平台上的使用　55
3.3.2　在Linux平台上的使用　57
3.4　源代码阅读工具：Vim+Taglist+Ctags　57
3.4.1　Taglist和Ctags介绍　57
3.4.2　安装Tag List和Ctags　57
3.4.3　使用Vim+Taglist+Ctags阅读代码　60
3.5　源代码阅读工具：Vim+Cscope　62
3.5.1　Cscope的安装　62
3.5.2　Cscope的使用　64
3.5.3　Vim+Cscope的使用　65
3.5.4　Vim+Cscope阅读代码实例　67
3.6　源代码阅读工具：SlickEdit　68
3.6.1　安装SlickEdit　68
3.6.2　SlickEdit的使用　69
3.7　基于Web的源代码阅读工具：Linux Cross-Reference　70
3.8　Linux下的C/C++编译器　71
3.8.1　编译器基础　71
3.8.2　GNU GCC介绍　71
3.8.3　使用GCC编译C代码　72
3.8.4　使用GCC编译C++代码　73
3.8.5　使用GCC控制编译过程　74
3.9　应用GNU Make实现项目管理　76
3.9.1　GNU Make介绍　76
3.9.2　简单makefile示例　77
3.9.3　makefile的语法　78
3.9.4　Make工作流程　80
3.9.5　makefile的隐含规则　82
3.9.6　makefile的模式规则　84
3.10　Linux下的调试工具　84
3.10.1　GDB介绍　84
3.10.2　使用GDB调试简单的用户程序　85
3.10.3　GDB常用命令　92
3.10.4　可视化DDD调试工具介绍　97
3.10.5　DDD的安装　98
3.10.6　使用DDD调试无运行参数的程序　99
3.10.7　使用DDD调试带运行参数的程序　101
3.10.8　GDB 远程调试　102
3.11　小结　103
第4章　Linux文件和目录　105
4.1　Linux目录　106
4.1.1　Linux目录的基本概念与设备挂载　106
4.1.2　虚拟文件系统介绍　106
4.1.3　getcwd函数——获得当前工作目录　107
4.1.4　pathconf函数——获得系统目录最大长度　109
4.1.5　chdir，fchdir函数——更改当前工作目录　110
4.1.6　mkdir、rmdir函数——创建和删除目录　112
4.2　Linux文件　114
4.2.1　Linux的文件实现　114
4.2.2　文件描述符与文件指针　115
4.2.3　文件的访问权限　117
4.2.4　stat、fstate、lstat函数——获得文件信息　118
4.2.5　chmod，fchmod函数——修改文件权限　123
4.2.6　chown、fchown、lchown函数——修改文件的拥有者　125
4.2.7　umask函数　126
4.3　硬链接与符号链接　128
4.3.1　硬链接　129
4.3.2　符号链接　129
4.3.3　创建或删除链接　130
4.3.4　创建和删除符号链接　131
4.4　综合实例：编写自己的ls命令　132
4.4.1　ls命令功能分析　132
4.4.2　具体模块划分　133
4.4.3　目录文件列表获得模块　134
4.4.4　信息输出模块　136
4.4.5　具体代码实现示例　136
4.5　小结　140
第5章　文件I/O操作　141
5.1　open与close函数　142
5.1.1　open函数　142
5.1.2　close函数　144
5.2　creat函数　145
5.3　read与write函数　146
5.3.1　read函数　146
5.3.2　write函数　148
5.4　lseek函数　150
5.5　dup与dup2函数　152
5.6　小结　154
第6章　设备文件　155
6.1　设备文件简述　156
6.2　Linux设备驱动工作流程　157
6.3　终端设备　157
6.4　终端控制　159
6.4.1　使用stty命令显示终端设置　159
6.4.2　重置终端参数　159
6.4.3　获得当前终端名称　160
6.4.4　使用tcgetattr函数与tcsetattr函数控制终端　161
6.5　密码输入关闭回显的两种方法　165
6.5.1　使用curses库　165
6.5.2　使用tcgetattr函数和tcsetattr函数　167
6.6　串口通信的基本概念　168
6.6.1　串行通信与串口定义　169
6.6.2　串口通信的基本参数　169
6.7　在Linux下进行串口通信　170
6.7.1　打开串口　171
6.7.2　设置串口通信参数　171
6.7.3　读写串口　174
6.7.4　关闭串口　174
6.8　综合实例：串口读写程序示例　175
6.9　音频设备文件编程基础　180
6.9.1　数字音频基础　180
6.9.2　Linux下的音频设备文件　180
6.9.3　访问音频设备文件基本步骤　181
6.10　让扬声器发声　182
6.11　Linux下声卡编程　184
6.11.1　播放指定音频文件　184
6.11.2　录制音频文件　186
6.12　小结　188
第7章　进程与进程环境　189
7.1　进程分类　190
7.1.1　交互进程　190
7.1.2　批处理进程　190
7.1.3　守护进程　190
7.2　虚拟内存　190
7.2.1　Linux系统虚拟内存的功能　190
7.2.2　在Linux系统中查看虚拟内存的使用　191
7.3　进程内存　192
7.3.1　进程内存结构　192
7.3.2　进程内存结构分析程序示例　193
7.4　进程标识　196
7.4.1　进程ID与父进程ID　196
7.4.2　用户标识(UID)和有效用户标识(EUID)　198
7.4.3　组标识(GID)和有效组标识(EGID)　200
7.5　Linux进程相关系统调用　201
7.5.1　fork函数　201
7.5.2　vfork函数　203
7.5.3　传统fork系统调用和vfork系统调用的区别　203
7.5.4　fork函数与vfork函数区别示例　203
7.5.5　Linux系统中实现fork系统调用的机制　204
7.5.6　exec函数族　205
7.5.7　exit、_exit函数与return的不同　207
7.5.8　exit函数　208
7.5.9　_exit函数　209
7.5.10　exit函数与_exit函数区别　210
7.5.11　wait函数　210
7.5.12　使用kill函数发送信号　212
7.5.13　用于检测退出状态的宏　214
7.5.14　waitpid函数　215
7.6　僵尸进程　217
7.7　小结　218
第8章　守护进程　219
8.1　守护进程(daemon)介绍　220
8.2　创建守护进程　220
8.2.1　实现守护进程的步骤　220
8.2.2　守护进程具体实现　222
8.3　守护进程的日志实现　224
8.3.1　syslogd守护进程　224
8.3.2　syslogd守护进程配置文件说明　224
8.3.3　守护进程日志的实现　227
8.4　Client/Server工作模式　230
8.5　综合实例：定时执行任务的守护进程　230
8.6　小结　230
第9章　基本进程间通信方法　231
9.1　使用文件实现进程互斥　232
9.1.1　使用文件实现进程互斥程序的模块划分　232
9.1.2　使用文件实现进程互斥程序实例　232
9.1.3　程序存在的问题　235
9.2　Linux文件锁　235
9.2.1　fcntl函数　235
9.2.2　综合实例：使用fcntl实现进程互斥　239
9.2.3　lockf函数　241
9.2.4　flock函数　244
9.3　信号的基本概念　244
9.3.1　信号的产生方式　244
9.3.2　捕获信号时的处理　245
9.4　常见信号与信号分类　245
9.4.1　查看Linux系统中支持的信号　245
9.4.2　常见信号说明　245
9.4.3　使用信号终止程序的执行　247
9.4.4　信号分类　247
9.5　产生信号　248
9.5.1　kill函数　248
9.5.2　raise函数　248
9.5.3　alarm函数　249
9.6　捕捉或忽略信号　251
9.6.1　signal函数　251
9.6.2　sigaction函数　252
9.7　综合实例：实现对用户邮件的自动检测　255
9.7.1　守护进程和信号处理模块　256
9.7.2　新邮件判断模块　258
9.7.3　主函数　259
9.8　小结　260
第10章　管道与命名管道　261
10.1　管道　262
10.1.1　管道的基本概念　262
10.1.2　管道读写过程描述　262
10.1.3　pipe函数与进程间通信　263
10.1.4　使用管道实现进程间的双向通信　265
10.2　综合实例：Shell管道重定向实现　267
10.2.1　Shell重定向思想分析　267
10.2.2　类似程序的设计　267
10.3　popen函数与pclose函数　269
10.3.1　popen函数　269
10.3.2　pclose函数　269
10.3.3　Shell管道重定向程序的再实现　271
10.4　命名管道　273
10.4.1　命名管道的基本概念　273
10.4.2　在Shell中创建命名管道　273
10.4.3　mkfifo函数　274
10.5　小结　277
第11章　POSIX IPC　279
11.1　基本概念　280
11.1.1　消息队列简介　280
11.1.2　信号量简介　280
11.1.3　共享内存简介　280
11.1.4　IPC资源　280
11.1.5　IPC标识符与关键字　281
11.2　基本IPC命令　282
11.2.1　ipcs命令　282
11.2.2　ipcrm命令　283
11.3　消息队列　284
11.3.1　创建消息队列　284
11.3.2　消息队列中的基本数据结构　286
11.3.3　msgctl函数　288
11.3.4　msgsnd函数　291
11.3.5　msgrcv函数　295
11.4　信号量　297
11.4.1　临界区与信号量、信号量集　298
11.4.2　创建信号量集　298
11.4.3　信号量集中的semid_ds数据结构　300
11.4.4　semctl函数　301
11.4.5　信号量集操作　305
11.5　共享内存　309
11.5.1　创建共享内存　309
11.5.2　共享内存的基本数据结构　312
11.5.3　shmctl函数　313
11.5.4　shmat函数　316
11.5.5　shmdt函数　317
11.6　小结　320
第12章　Linux系统下的多线程　321
12.1　多线程简介　322
12.1.1　线程的基本概念　322
12.1.2　线程分类　322
12.1.3　多进程VS多线程　322
12.2　创建线程与退出线程　323
12.2.1　pthread_create函数　323
12.2.2　pthread_exit函数　324
12.3　基本线程管理　325
12.4　线程属性　327
12.4.1　初始化线程属性　327
12.4.2　设置和获得线程分离状态　328
12.4.3　设置和获得线程属性对象的作用域　329
12.4.4　设置和获得线程属性对象的继承性　330
12.4.5　设置和获得线程属性对象的调度策略　331
12.4.6　设置和获得线程属性对象的调度参数　332
12.4.7　实例：设置线程优先级　332
12.5　线程同步　335
12.6　互斥锁　336
12.6.1　创建互斥锁　336
12.6.2　互斥锁的加锁　337
12.6.3　互斥锁的解锁　338
12.7　线程同步实例　338
12.8　小结　340
第13章　Linux网络编程　341
13.1　套接字编程基础　342
13.1.1　套接字与端口　342
13.1.2　套接字编程相关数据结构　343
13.1.3　套接字类型　343
13.1.4　big-endian与little-endian　343
13.2　面向连接的套接字通信　345
13.2.1　工作流程　346
13.2.2　socket函数　346
13.2.3　bind函数　348
13.2.4　listen函数　349
13.2.5　accept函数　349
13.2.6　connect函数　350
13.2.7　发送与接收数据　351
13.2.8　关闭套接字　353
13.3　UNIX domain中面向连接通信实现实例　353
13.3.1　服务器端实现　354
13.3.2　客户端实现　355
13.3.3　程序运行结果分析　356
13.4　Internet domain中面向连接通信实现实例　357
13.4.1　服务器端实现　357
13.4.2　客户端实现　360
13.5　无连接的套接字通信　362
13.5.1　工作流程　362
13.5.2　recvfrom函数　363
13.5.3　sendto函数　363
13.6　UNIX domain中面向无连接通信实现实例　364
13.6.1　服务器端实现　364
13.6.2　客户端实现　365
13.6.3　程序执行结果　367
13.7　Internet domain中面向无连接通信实现实例　367
13.7.1　服务器端实现　367
13.7.2　客户端实现　369
13.7.3　程序执行结果　370
13.8　使用select实现多路I/O复用　371
13.9　网络的多路I/O复用实现实例　373
13.10　小结　376
第14章　网络嗅探器　377
14.1　网络嗅探器的基本原理　378
14.1.1　共享型以太网　378
14.1.2　交换型以太网　378
14.1.3　网卡的工作模式　379
14.1.4　网络嗅探器工作流程　379
14.2　Wireshark(Ethereal)介绍　379
14.2.1　Wireshark(Ethereal)简介　380
14.2.2　Wireshark(Ethereal)的使用　380
14.3　libpcap介绍与安装　381
14.3.1　libpcap介绍　381
14.3.2　配置编译环境　381
14.3.3　编译libpcap　382
14.3.4　安装编译出的文件　382
14.4　使用libpcap开发网络嗅探器　383
14.4.1　确定捕获网络数据包的网卡　383
14.4.2　打开网络设备　386
14.4.3　设置过滤条件　387
14.4.4　获取数据包　388
14.4.5　关闭网络设备　394
14.5　基于libpcap的网络嗅探器实例　395
14.6　小结　405
第15章　Linux图形界面开发基础　407
15.1　X Window系统简介　408
15.1.1　X Window的历史　408
15.1.2　X Window体系结构　408
15.2　Linux桌面环境　409
15.2.1　KDE　409
15.2.2　GNOME　409
15.3　Linux下的图形开发包　410
15.3.1　GTK+简介　410
15.3.2　GTK+的安装　411
15.4　小结　412
第16章　GTK+图形界面编程　413
16.1　编写简单的图形界面程序　414
16.1.1　简单GTK+程序示例　414
16.1.2　程序分析　414
16.1.3　设置窗口属性　416
16.2　GTK+的信号与事件　417
16.2.1　GTK+信号　418
16.2.2　GTK+事件　418
16.3　为程序添加信号处理和按钮　420
16.3.1　原有程序存在的问题　420
16.3.2　为程序添加事件、信号处理程序示例　421
16.4　小结　423
第17章　界面布局与按钮构件　425
17.1　界面布局　426
17.1.1　容器构件　426
17.1.2　组装盒(GtkBox)与按钮盒(GtkButtonBox)　427
17.1.3　表构件(GtkTable)　432
17.1.4　固定容器构件(GtkFixed)　435
17.1.5　布局容器构件(GtkLayout)　438
17.2　按钮构件　440
17.2.1　按钮中的信号　440
17.2.2　双态按钮(GtkToggleButton)　441
17.2.3　复选按钮(GtkCheckButton)　444
17.2.4　单选按钮(GtkRadioButton)　444
17.3　小结　446
第18章　GTK+常用构件　447
18.1　标签构件(GtkLabel)　448
18.1.1　创建标签构件　448
18.1.2　设置与获取标签文字　448
18.1.3　标签构件使用实例　448
18.2　列表构件(GtkList)　450
18.2.1　列表构件中的信号　450
18.2.2　创建列表构件　450
18.2.3　列表构件的选择模式　450
18.2.4　添加或删除列表构件中的项目　451
18.3　编辑构件(GtkEntry)　451
18.3.1　创建编辑构件　451
18.3.2　设置和获取编辑构件中的内容　452
18.3.3　修改编辑构件属性　453
18.3.4　编辑构件的信号　453
18.3.5　编辑构件使用实例　454
18.4　组合框构件(GtkCombox)　456
18.4.1　创建组合框构件　456
18.4.2　设置组合框的内容　456
18.4.3　组合框构件使用实例　457
18.5　框架构件(GtkFrame)　459
18.5.1　创建框架构件　459
18.5.2　设置框架构件　459
18.5.3　框架构件使用实例　460
18.6　进度条构件(GtkProgressBar)　462
18.6.1　创建进度条构件　462
18.6.2　控制进度条　462
18.6.3　使用定时器控制进度条的移动　463
18.6.4　进度条构件使用实例　464
18.7　小结　466
第19章　对话框　467
19.1　使用对话框　468
19.1.1　创建对话框　468
19.1.2　设置对话框大小　469
19.2　文件选择对话框(GtkFileSelection)　470
19.2.1　创建文件选择对话框　470
19.2.2　显示或隐藏Fileop按钮　472
19.2.3　定制文件选择对话框实例　473
19.3　字体选择对话框(GtkFontSelectionDialog)　477
19.3.1　函数介绍　477
19.3.2　字体选择对话框使用实例　478
19.4　小结　481
第20章　菜单与工具条　483
20.1　创建菜单　484
20.1.1　菜单结构　484
20.1.2　在程序中使用菜单　484
20.1.3　菜单使用实例　487
20.2　工具条(GtkToolbar)　489
20.2.1　在程序中使用工具条　489
20.2.2　工具条使用实例　491
20.3　小结　493
第21章　综合实例：ping程序的实现　495
21.1　ping程序介绍　496
21.1.1　ping程序的使用　496
21.1.2　ping程序反馈信息分析　497
21.2　ping程序与ICMP协议　498
21.2.1　ping程序分析　498
21.2.2　ICMP协议简介　499
21.3　ping程序的设计　501
21.3.1　报文校验算法　501
21.3.2　报文校验算法的具体实现　501
21.3.3　ping程序主要流程　503
21.3.4　IP包头与ICMP包头定义　503
21.3.5　构造IP与ICMP数据包　505
21.4　简单ping程序的实现　507
21.5　ping程序的改进　511
21.5.1　显示收到的ICMP数据包信息　511
21.5.2　接收超时解决办法　512
21.5.3　改进后程序代码与执行结果　512
21.6　小结　516