UNIX环境高级编程

本书是被誉为UNIX编程“圣经”的Advanced Programming in the UNIX Environment一书的第3版。在本书第2版出版后的8年中，UNIX发生了巨大的变化，特别是影响UNIX编程接口的有关标准变化很大。本书在保持前一版风格的基础上，根据新的标准对内容进行了修订和增补，反映了新的技术发展。书中除了介绍UNIX文件和目录、标准I/O库、系统数据文件和信息、进程环境、进程控制、进程关系、信号、线程、线程控制、守护进程、各种I/O、进程间通信、网络IPC、伪终端等方面的内容，还在此基础上介绍了众多应用实例，包括如何创建数据库函数库以及如何与网络打印机通信等。此外，还在附录中给出了函数原型和部分习题的答案。

本书内容**，概念清晰，阐述精辟，对于所有层次UNIX/Linux程序员都是一本不可或缺的参考书。

W. 理查德·史蒂文斯（W. Richard Stevens），国际知名的UNIX 和网络专家，备受赞誉的技术作家。生前著有多部经典的传世之作，包括《UNIX 网络编程》（两卷本）、《TCP/IP 详解》（三卷本）和本书首版。
史蒂芬·A. 拉戈（Stephen A. Rago），资深UNIX 程序员，目前任NEC 美国实验室存储系统研究组研究员。之前是贝尔实验室的UNIX 系统V 版本4 的开发人员之一。著有《UNIX 系统V 网络编程》，是本书第1版的技术审校和第2 版的共同作者。

弥足珍贵的UNIX编程“圣经”
国际知名的UNIX和网络专家Stevens名著新版
深入讲解驱动UNIX和Linux内核的编程接口
帮助程序员写出高效和可靠的代码

20多年来，严谨的C程序员都是依靠一本书来深入了解驱动UNIX 和Linux内核的编程接口的实用知识的，这本书就是W. Richard Stevens所著的《UNIX环境高级编程》。现在，Stevens的同事Stephen Rago彻底更新了这本经典著作。新的第3版支持当今领先的系统平台，反映了*新技术进展和*佳实践，并且符合*新的Single UNIXSpecification 第4版（SUSv4）。

Rago保留了使本书前版成为经典之作的精髓和方法。他在Stevens原著的基础上，从基础的文件、目录和进程讲起，并给诸如信号处理和终端I/O 之类的先进技术保留较大的篇幅。他还深入讨论了线程和多线程编程、使用套接字接口驱动进程间通信（IPC）等方面的内容。
这一版涵盖了70多个新接口，包括POSIX 异步I/O、旋转锁、屏障（barrier）和POSIX信号量。此外，这一版删除了许多过时的接口，保留了一些广泛使用的接口。书中几乎所有实例都已经在主流的4个平台上测试过，包括Solaris10、Mac OS X 10.6.8（Darwin 10.8.0）、FreeBSD 8.0 和Ubuntu 12.04（基于Linux 3.2）。

与前两版一样，读者仍可以通过实例学习，这些实例包括了1 万多行可下载的ISO C源代码，书中通过简明但完整的程序阐述了400多个系统调用和函数，清楚地说明它们的用法、参数和返回值。为了使读者能融会贯通，书中还提供了几个贯穿整章的案例，每个案例都根据现在的技术环境进行了全面更新。

本书帮助几代程序员写出了可靠、强大、高性能的代码。第3版根据当今主流系统进行更新，更具实用价值。

目录
Chapter　1． UNIX System Overview / UNIX基础知识　1
1．1　Introduction / 引言　1
1．2　UNIX Architecture / UNIX体系结构　1
1．3　Logging In / 登录　2
1．4　Files and Directories / 文件和目录　4
1．5　Input and Output / 输入和输出　8
1．6　Programs and Processes / 程序和进程　10
1．7　Error Handling / 出错处理　14
1．8　User Identification / 用户标识　16
1．9　Signals / 信号　18
1．10　Time Values / 时间值　20
1．11　System Calls and Library Functions / 系统调用和库函数　21
1．12　Summary / 小结　23
Exercises　/ 习题　24
Chapter　2． UNIX Standardization and Implementations / UNIX标准及实现　25
2．1　Introduction / 引言　25
2．2　UNIX Standardization / UNIX标准化　25
2．2．1　ISO C　25
2．2．2　IEEE POSIX　26
2．2．3　The Single UNIX Specification　30
2．2．4　FIPS　32
2．3　UNIX System Implementations / UNIX系统实现　33
2．3．1　UNIX System V Release 4 / SVR4　33
2．3．2　4．4BSD　34
2．3．3　FreeBSD　34
2．3．4　Linux　35
2．3．5　Mac OS X　35
2．3．6　Solaris　35
2．3．7　Other UNIX Systems / 其他UNIX系统　35
2．4　Relationship of Standards and Implementations / 标准和实现的关系　36
2．5　Limits / 限制　36
2．5．1　ISO C Limits / ISO C限制　37
2．5．2　POSIX Limits / POSIX限制　38
2．5．3　XSI Limits / XSI限制　41
2．5．4　sysconf， pathconf， and fpathconf Functions / 函数sysconf、pathconf和fpathconf　42
2．5．5　Indeterminate Runtime Limits / 不确定的运行时限制　49
2．6　Options / 选项　53
2．7　Feature Test Macros / 功能测试宏　57
2．8　Primitive System Data Types / 基本系统数据类型　58
2．9　Differences Between Standards / 标准之间的冲突　58
2．10　Summary / 小结　60
Exercises　/ 习题　60
Chapter　3． File I/O / 文件I/O　61
3．1　Introduction / 引言　61
3．2　File Descriptors / 文件描述符　61
3．3　open and openat Functions / 函数open和openat　62
3．4　creat Function / 函数creat　66
3．5　close Function / 函数close　66
3．6　lseek Function / 函数lseek　66
3．7　read Function / 函数read　71
3．8　write Function / 函数write　72
3．9　I/O Efficiency / I/O的效率　72
3．10　File Sharing / 文件共享　74
3．11　Atomic Operations / 原子操作　77
3．12　dup and dup2 Functions / 函数dup和dup2　79
3．13　sync， fsync， and fdatasync Functions / 函数sync、fsync和fdatasync　81
3．14　fcntl Function / 函数fcntl　82
3．15　ioctl Function / 函数ioctl　87
3．16　/dev/fd　88
3．17　Summary / 小结　90
Exercises　/ 习题　90
Chapter　4． Files and Directories / 文件和目录　93
4．1　Introduction / 引言　93
4．2　stat， fstat， fstatat， and lstat Functions / 函数stat、fstat、fstatat和lstat　93
4．3　File Types / 文件类型　95
4．4　Set-User-ID and Set-Group-ID / 设置用户ID和设置组ID　98
4．5　File Access Permissions / 文件访问权限　99
4．6　Ownership of New Files and Directories / 新文件和目录的所有权　101
4．7　access and faccessat Functions / 函数access和faccessat　102
4．8　umask Function / 函数umask　104
4．9　chmod， fchmod， and fchmodat Functions / 函数chmod、fchmod和fchmodat　106
4．10　Sticky Bit / 粘着位　108
4．11　chown， fchown， fchownat， and lchown Functions / 函数chown、fchown、fchownat和lchown　109
4．12　File Size / 文件长度　111
4．13　File Truncation / 文件截断　112
4．14　File Systems / 文件系统　113
4．15　link， linkat， unlink， unlinkat， and remove Functions / 函数link、linkat、unlink、unlinkat和remove　116
4．16　rename and renameat Functions / 函数rename和renameat　119
4．17　Symbolic Links / 符号链接　120
4．18　Creating and Reading Symbolic Links / 创建和读取符号链接　123
4．19　File Times / 文件的时间　124
4．20　futimens， utimensat， and utimes Functions / 函数futimens、utimensat和utimes　126
4．21　mkdir， mkdirat， and rmdir Functions / 函数mkdir、mkdirat和rmdir　129
4．22　Reading Directories / 读目录　130
4．23　chdir， fchdir， and getcwd Functions / 函数chdir、fchdir和getcwd　135
4．24　Device Special Files / 设备特殊文件　137
4．25　Summary of File Access Permission Bits / 文件访问权限位小结　140
4．26　Summary / 小结　140
Exercises　/ 习题　141
Chapter　5． Standard I/O Library / 标准I/O库　143
5．1　Introduction / 引言　143
5．2　Streams and FILE Objects / 流和FILE对象　143
5．3　Standard Input， Standard Output， and Standard Error / 标准输入、标准输出和标准错误　145
5．4　Buffering / 缓冲　145
5．5　Opening a Stream / 打开流　148
5．6　Reading and Writing a Stream / 读和写流　150
5．7　Line-at-a-Time I/O / 每次一行I/O　152
5．8　Standard I/O Efficiency / 标准I/O的效率　153
5．9　Binary I/O / 二进制I/O　156
5．10　Positioning a Stream / 定位流　157
5．11　Formatted I/O / 格式化I/O　159
5．12　Implementation Details / 实现细节　164
5．13　Temporary Files / 临时文件　167
5．14　Memory Streams / 内存流　171
5．15　Alternatives to Standard I/O / 标准I/O的替代软件　174
5．16　Summary / 小结　175
Exercises　/ 习题　175
Chapter　6． System Data Files and Information / 系统数据文件和信息　177
6．1　Introduction / 引言　177
6．2　Password File / 口令文件　177
6．3　Shadow Passwords / 阴影口令　181
6．4　Group File / 组文件　182
6．5　Supplementary Group IDs / 附属组ID　183
6．6　Implementation Differences / 实现区别　184
6．7　Other Data Files / 其他数据文件　185
6．8　Login Accounting / 登录账户记录　186
6．9　System Identification / 系统标识　187
6．10　Time and Date Routines / 时间和日期例程　189
6．11　Summary / 小结　196
Exercises　/ 习题　196
Chapter　7． Process Environment / 进程环境　197
7．1　Introduction / 引言　197
7．2　main Function / main函数　197
7．3　Process Termination / 进程终止　198
7．4　Command-Line Arguments / 命令行参数　203
7．5　Environment List / 环境表　203
7．6　Memory Layout of a C Program / C程序的存储空间布局　204
7．7　Shared Libraries / 共享库　206
7．8　Memory Allocation / 存储空间分配　207
7．9　Environment Variables / 环境变量　210
7．10　setjmp and longjmp Functions / 函数setjmp和longjmp　213
7．11　getrlimit and setrlimit Functions / 函数getrlimit和setrlimit　220
7．12　Summary / 小结　225
Exercises　/ 习题　226
Chapter　8． Process Control / 进程控制　227
8．1　Introduction / 引言　227
8．2　Process Identifiers / 进程标识　227
8．3　fork Function / 函数fork　229
8．4　vfork Function / 函数vfork　234
8．5　exit Functions / 函数exit　236
8．6　wait and waitpid Functions / 函数wait和waitpid　238
8．7　waitid Function / 函数waitid　244
8．8　wait3 and wait4 Functions / 函数wait3和wait4　245
8．9　Race Conditions / 竞争条件　245
8．10　exec Functions / 函数exec　249
8．11　Changing User IDs and Group IDs / 更改用户ID和更改组ID　255
8．12　Interpreter Files / 解释器文件　260
8．13　system Function / 函数system　264
8．14　Process Accounting / 进程会计　269
8．15　User Identification / 用户标识　275
8．16　Process Scheduling / 进程调度　276
8．17　Process Times / 进程时间　280
8．18　Summary / 小结　282
Exercises　/ 习题　283
Chapter　9． Process Relationships / 进程关系　285
9．1　Introduction / 引言　285
9．2　Terminal Logins / 终端登录　285
9．3　Network Logins / 网络登录　290
9．4　Process Groups / 进程组　293
9．5　Sessions / 会话　295
9．6　Controlling Terminal / 控制终端　296
9．7　tcgetpgrp， tcsetpgrp， and tcgetsid Functions / 函数tcgetpgrp、tcsetpgrp和tcgetsid　298
9．8　Job Control / 作业控制　299
9．9　Shell Execution of Programs / Shell执行程序　303
9．10　Orphaned Process Groups / 孤儿进程组　307
9．11　FreeBSD Implementation / FreeBSD实现　310
9．12　Summary / 小结　312
Exercises　/ 习题　312
Chapter　10． Signals / 信号　313
10．1　Introduction / 引言　313
10．2　Signal Concepts / 信号概念　313
10．3　signal Function / 函数signal　323
10．4　Unreliable Signals / 不可靠的信号　326
10．5　Interrupted System Calls / 中断的系统调用　327
10．6　Reentrant Functions / 可重入函数　330
10．7　SIGCLD Semantics / SIGCLD语义　332
10．8　Reliable-Signal Terminology and Semantics / 可靠信号术语和语义　335
10．9　kill and raise Functions / 函数kill和raise　336
10．10　alarm and pause Functions / 函数alarm和pause　338
10．11　Signal Sets / 信号集　344
10．12　sigprocmask Function / 函数sigprocmask　346
10．13　sigpending Function / 函数sigpending　347
10．14　sigaction Function / 函数sigaction　349
10．15　sigsetjmp and siglongjmp Functions / 函数sigsetjmp和siglongjmp　355
10．16　sigsuspend Function / 函数sigsuspend　359
10．17　abort Function / 函数abort　365
10．18　system Function / 函数system　367
10．19　sleep， nanosleep， and clock_nanosleep Functions / 函数sleep、nanosleep和clock_nanosleep　373
10．20　sigqueue Function / 函数sigqueue　376
10．21　Job-Control Signals / 作业控制信号　377
10．22　Signal Names and Numbers / 信号名和编号　379
10．23　Summary / 小结　381
Exercises　/ 习题　381
Chapter　11． Threads / 线程　383
11．1　Introduction / 引言　383
11．2　Thread Concepts / 线程概念　383
11．3　Thread Identification / 线程标识　384
11．4　Thread Creation / 线程创建　385
11．5　Thread Termination / 线程终止　388
11．6　Thread Synchronization / 线程同步　397
11．6．1　Mutexes / 互斥量　399
11．6．2　Deadlock Avoidance / 避免死锁　402
11．6．3　pthread_mutex_timedlock Function / 函数pthread_mutex_timedlock　407
11．6．4　Reader-Writer Locks / 读写锁　409
11．6．5　Reader-Writer Locking with Timeouts / 带有超时的读写锁　413
11．6．6　Condition Variables / 条件变量　413
11．6．7　Spin Locks / 自旋锁　417
11．6．8　Barriers / 屏障　418
11．7　Summary / 小结　422
Exercises　/ 习题　422
Chapter　12． Thread Control / 线程控制　425
12．1　Introduction / 引言　425
12．2　Thread Limits / 线程限制　425
12．3　Thread Attributes / 线程属性　426
12．4　Synchronization Attributes / 同步属性　430
12．4．1　Mutex Attributes / 互斥量属性　430
12．4．2　Reader-Writer Lock Attributes / 读写锁属性　439
12．4．3　Condition Variable Attributes / 条件变量属性　440
12．4．4　Barrier Attributes / 屏障属性　441
12．5　Reentrancy / 重入　442
12．6　Thread-Specific Data / 线程特定数据　446
12．7　Cancel Options / 取消选项　451
12．8　Threads and Signals / 线程和信号　453
12．9　Threads and fork / 线程和fork　457
12．10　Threads and I/O / 线程和I/O　461
12．11　Summary / 小结　462
Exercises　/ 习题　462
Chapter　13． Daemon Processes / 守护进程　463
13．1　Introduction / 引言　463
13．2　Daemon Characteristics / 守护进程的特征　463
13．3　Coding Rules / 编程规则　466
13．4　Error Logging / 出错记录　469
13．5　Single-Instance Daemons / 单实例守护进程　473
13．6　Daemon Conventions / 守护进程的惯例　474
13．7　Client-Server Model / 客户进程-服务器进程模型　479
13．8　Summary / 小结　480
Exercises　/ 习题　480
Chapter　14． Advanced I/O / 高级I/O　481
14．1　Introduction / 引言　481
14．2　Nonblocking I/O / 非阻塞I/O　481
14．3　Record Locking / 记录锁　485
14．4　I/O Multiplexing / I/O多路转接　500
14．4．1　select and pselect Functions / 函数select和pselect　502
14．4．2　poll Function / 函数poll　506
14．5　Asynchronous I/O / 异步I/O　509
14．5．1　System V Asynchronous I/O / System V异步I/O　510
14．5．2　BSD Asynchronous I/O / BSD异步I/O　510
14．5．3　POSIX Asynchronous I/O / POSIX异步I/O　511
14．6　readv and writev Functions / 函数readv和writev　521
14．7　readn and writen Functions / 函数readn和writen　523
14．8　Memory-Mapped I/O / 存储映射I/O　525
14．9　Summary / 小结　531
Exercises　/ 习题　532
Chapter　15． Interprocess Communication / 进程间通信　533
15．1　Introduction / 引言　533
15．2　Pipes / 管道　534
15．3　popen and pclose Functions / 函数popen和pclose　541
15．4　Coprocesses / 协同进程　548
15．5　FIFOs　552
15．6　XSI IPC　556
15．6．1　Identifiers and Keys / 标识符和键　556
15．6．2　Permission Structure / 权限结构　558
15．6．3　Configuration Limits / 结构限制　559
15．6．4　Advantages and Disadvantages / 优点和缺点　559
15．7　Message Queues / 消息队列　561
15．8　Semaphores / 信号量　565
15．9　Shared Memory / 共享存储　571
15．10　POSIX Semaphores / POSIX信号量　579
15．11　Client-Server Properties / 客户进程-服务器进程属性　585
15．12　Summary / 小结　587
Exercises　/ 习题　587
Chapter　16． Network IPC： Sockets / 网络IPC：套接字　589
16．1　Introduction / 引言　589
16．2　Socket Descriptors / 套接字描述符　590
16．3　Addressing / 寻址　593
16．3．1　Byte Ordering / 字节序　593
16．3．2　Address Formats / 地址格式　595
16．3．3　Address Lookup / 地址查询　597
16．3．4　Associating Addresses with Sockets / 将套接字与地址关联　604
16．4　Connection Establishment / 建立连接　605
16．5　Data Transfer / 数据传输　610
16．6　Socket Options / 套接字选项　623
16．7　Out-of-Band Data / 带外数据　626
16．8　Nonblocking and Asynchronous I/O / 非阻塞和异步I/O　627
16．9　Summary / 小结　628
Exercises　/ 习题　628
Chapter　17． Advanced IPC / 高级进程间通信　629
17．1　Introduction / 引言　629
17．2　UNIX Domain Sockets / UNIX域套接字　629
17．3　Unique Connections / 唯一连接　635
17．4　Passing File Descriptors / 传送文件描述符　642
17．5　An Open Server， Version 1 / 打开服务器进程第 1版　653
17．6　An Open Server， Version 2 / 打开服务器进程第 2版　659
17．7　Summary / 小结　669
Exercises　/ 习题　670
Chapter　18． Terminal I/O / 终端I/O　671
18．1　Introduction / 引言　671
18．2　Overview / 概述　671
18．3　Special Input Characters / 特殊输入字符　678
18．4　Getting and Setting Terminal Attributes / 获得和设置终端属性　683
18．5　Terminal Option Flags / 终端选项标志　683
18．6　stty Command / stty命令　691
18．7　Baud Rate Functions / 波特率函数　692
18．8　Line Control Functions / 行控制函数　693
18．9　Terminal Identification / 终端标识　694
18．10　Canonical Mode / 规范模式　700
18．11　Noncanonical Mode / 非规范模式　703
18．12　Terminal Window Size / 终端窗口大小　710
18．13　termcap， terminfo， and curses / termcap、terminfo和curses　712
18．14　Summary / 小结　713
Exercises　/ 习题　713
Chapter　19． Pseudo Terminals / 伪终端　715
19．1　Introduction / 引言　715
19．2　Overview / 概述　715
19．3　Opening Pseudo-Terminal Devices / 打开伪终端设备　722
19．4　pty_fork Function / 函数pty_fork　726
19．5　pty Program / pty程序　729
19．6　Using the pty Program / 使用pty程序　733
19．7　Advanced Features / 高级特性　740
19．8　Summary / 小结　741
Exercises　/ 习题　742
Chapter　20． A Database Library / 数据库函数库　743
20．1　Introduction / 引言　743
20．2　History / 历史　743
20．3　The Library / 函数库　744
20．4　Implementation Overview / 实现概述　746
20．5　Centralized or Decentralized / 集中式还是非集中式　750
20．6　Concurrency / 并发　752
20．7　Building the Library / 构造函数库　753
20．8　Source Code / 源代码　753
20．9　Performance / 性能　781
20．10　Summary / 小结　786
Exercises　/ 习题　787
Chapter　21． Communicating with a Network Printer / 与网络打印机通信　789
21．1　Introduction / 引言　789
21．2　The Internet Printing Protocol / 网络打印协议　789
21．3　The Hypertext Transfer Protocol / 超文本传输协议HTTP　792
21．4　Printer Spooling / 打印假脱机技术　793
21．5　Source Code / 源代码　795
21．6　Summary / 小结　843
Exercises　/ 习题　843
Appendix　A． Function Prototypes / 函数原型　845
Appendix　B． Miscellaneous Source Code / 其他源代码　895
B．1　Our Header File / 本书使用的头文件　895
B．2　Standard Error Routines / 标准出错例程　898
Appendix　C． Solutions to Selected Exercises / 部分习题答案　905
Bibliography　/ 参考书目　947