UNIX环境高级编程 第3版

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。

作者简介
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）和本书第1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。

译者简介
戚正伟 博士，上海交通大学软件学院教授、博士生导师，CCF高级会员，CCF系统软件、理论计算机专委会委员，微软亚洲研究院和美国卡内基梅隆大学（CMU）访问学者。主要研究方向为系统软件和程序分析等，除翻译本书外，还著有《NewBluePill：深入理解硬件虚拟机》等。

张亚英 博士，同济大学电子与信息工程学院计算机系教授，研究方向为网络与分布式系统、大数据挖掘与分析等。

尤晋元 上海交通大学计算机科学及工程系教授、博士生导师。在科研方面，主要从事操作系统和分布对象计算技术方面的研究。在教学方面，长期承担操作系统及分布计算等课程的教学工作。主编和翻译了多本操作系统教材和参考书，包括《UNIX操作系统教程》《UNIX高级编程技术》《UNIX环境高级编程》和《操作系统：设计与实现》等。

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 UNIX Specification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Solaris 10、Mac OS X 10.6.8（Darwin 10.8.0）、Free-BSD 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。

第 1章 UNIX基础知识 1
1．1　引言　1
1．2　UNIX体系结构　1
1．3　登录　1
1．4　文件和目录　3
1．5　输入和输出　6
1．6　程序和进程　8
1．7　出错处理　11
1．8　用户标识　13
1．9　信号　14
1．10　时间值　16
1．11　系统调用和库函数　17
1．12　小结　18
习题　18
第　2章 UNIX标准及实现　20
2．1　引言　20
2．2　UNIX标准化　20
2．2．1　ISO C　20
2．2．2　IEEE POSIX　21
2．2．3　Single UNIX Specification　25
2．2．4　FIPS　26
2．3　UNIX系统实现　26
2．3．1　SVR4　27
2．3．2　4．4BSD　27
2．3．3　FreeBSD　28
2．3．4　Linux　28
2．3．5　Mac OS X　28
2．3．6　Solaris　28
2．3．7　其他UNIX系统　29
2．4　标准和实现的关系　29
2．5　限制　29
2．5．1　ISO C限制　30
2．5．2　POSIX限制　31
2．5．3　XSI限制　33
2．5．4　函数sysconf、pathconf和fpathconf　33
2．5．5　不确定的运行时限制　40
2．6　选项　43
2．7　功能测试宏　46
2．8　基本系统数据类型　47
2．9　标准之间的冲突　48
2．10　小结　48
习题　48
第3章　文件I/O　49
3．1　引言　49
3．2　文件描述符　49
3．3　函数open和openat　50
3．4　函数creat　52
3．5　函数close　53
3．6　函数lseek　53
3．7　函数read　57
3．8　函数write　57
3．9　I/O的效率　58
3．10　文件共享　59
3．11　原子操作　62
3．12　函数dup和dup2　63
3．13　函数sync、fsync和fdatasync　65
3．14　函数fcntl　65
3．15　函数ioctl　70
3．16　/dev/fd　71
3．17　小结　72
习题　72
第4章　文件和目录　74
4．1　引言　74
4．2　函数stat、fstat、fstatat和lstat　74
4．3　文件类型　75
4．4　设置用户ID和设置组ID　78
4．5　文件访问权限　79
4．6　新文件和目录的所有权　80
4．7　函数access和faccessat　81
4．8　函数umask　83
4．9　函数chmod、fchmod和fchmodat　84
4．10　粘着位　87
4．11　函数chown、fchown、fchownat和lchown　88
4．12　文件长度　89
4．13　文件截断　90
4．14　文件系统　90
4．15　函数link、linkat、unlink、unlinkat和remove　93
4．16　函数rename和renameat　95
4．17　符号链接　96
4．18　创建和读取符号链接　99
4．19　文件的时间　99
4．20　函数futimens、utimensat和utimes　101
4．21　函数mkdir、mkdirat和rmdir　103
4．22　读目录　104
4．23　函数chdir、fchdir和getcwd　108
4．24　设备特殊文件　110
4．25　文件访问权限位小结　112
4．26　小结　113
习题　113
第5章　标准I/O库　115
5．1　引言　115
5．2　流和FILE对象　115
5．3　标准输入、标准输出和标准错误　116
5．4　缓冲　116
5．5　打开流　118
5．6　读和写流　120
5．7　每次一行I/O　122
5．8　标准I/O的效率　123
5．9　二进制I/O　125
5．10　定位流　126
5．11　格式化I/O　127
5．12　实现细节　131
5．13　临时文件　134
5．14　内存流　137
5．15　标准I/O的替代软件　140
5．16　小结　140
习题　140
第6章　系统数据文件和信息　142
6．1　引言　142
6．2　口令文件　142
6．3　阴影口令　145
6．4　组文件　146
6．5　附属组ID　147
6．6　实现区别　148
6．7　其他数据文件　148
6．8　登录账户记录　149
6．9　系统标识　150
6．10　时间和日期例程　151
6．11　小结　157
习题　157
第7章　进程环境　158
7．1　引言　158
7．2　main函数　158
7．3　进程终止　158
7．4　命令行参数　162
7．5　环境表　163
7．6　C程序的存储空间布局　163
7．7　共享库　165
7．8　存储空间分配　165
7．9　环境变量　168
7．10　函数setjmp和longjmp　170
7．11　函数getrlimit和setrlimit　175
7．12　小结　180
习题　180
第8章　进程控制　181
8．1　引言　181
8．2　进程标识　181
8．3　函数fork　182
8．4　函数vfork　187
8．5　函数exit　188
8．6　函数wait和waitpid　190
8．7　函数waitid　194
8．8　函数wait3和wait4　195
8．9　竞争条件　196
8．10　函数exec　199
8．11　更改用户ID和更改组ID　204
8．12　解释器文件　207
8．13　函数system　211
8．14　进程会计　215
8．15　用户标识　220
8．16　进程调度　221
8．17　进程时间　224
8．18　小结　226
习题　226
第9章　进程关系　228
9．1　引言　228
9．2　终端登录　228
9．3　网络登录　231
9．4　进程组　233
9．5　会话　234
9．6　控制终端　235
9．7　函数tcgetpgrp、tcsetpgrp和tcgetsid　237
9．8　作业控制　237
9．9　shell执行程序　240
9．10　孤儿进程组　244
9．11　FreeBSD实现　246
9．12　小结　248
习题　248
第　10章 信号　249
10．1　引言　249
10．2　信号概念　249
10．3　函数signal　256
10．4　不可靠的信号　259
10．5　中断的系统调用　260
10．6　可重入函数　262
10．7　SIGCLD语义　264
10．8　可靠信号术语和语义　266
10．9　函数kill和raise　267
10．10　函数alarm和pause　268
10．11　信号集　273
10．12　函数sigprocmask　275
10．13　函数sigpending　276
10．14　函数sigaction　278
10．15　函数sigsetjmp和siglongjmp　283
10．16　函数sigsuspend　286
10．17　函数abort　291
10．18　函数system　293
10．19　函数sleep、nanosleep和clock_nanosleep　298
10．20　函数sigqueue　300
10．21　作业控制信号　301
10．22　信号名和编号　303
10．23　小结　305
习题　305
第　11章 线程　307
11．1　引言　307
11．2　线程概念　307
11．3　线程标识　308
11．4　线程创建　309
11．5　线程终止　311
11．6　线程同步　318
11．6．1　互斥量　320
11．6．2　避免死锁　322
11．6．3　函数pthread_mutex_ timedlock　327
11．6．4　读写锁　328
11．6．5　带有超时的读写锁　332
11．6．6　条件变量　332
11．6．7　自旋锁　335
11．6．8　屏障　336
11．7　小结　340
习题　340
第　12章 线程控制　341
12．1　引言　341
12．2　线程限制　341
12．3　线程属性　342
12．4　同步属性　345
12．4．1　互斥量属性　345
12．4．2　读写锁属性　352
12．4．3　条件变量属性　353
12．4．4　屏障属性　354
12．5　重入　354
12．6　线程特定数据　358
12．7　取消选项　362
12．8　线程和信号　364
12．9　线程和fork　367
12．10　线程和I/O　370
12．11　小结　371
习题　371
第　13章 守护进程　372
13．1　引言　372
13．2　守护进程的特征　372
13．3　编程规则　374
13．4　出错记录　377
13．5　单实例守护进程　380
13．6　守护进程的惯例　381
13．7　客户进程-服务器进程模型　386
13．8　小结　386
习题　387
第　14章 高级I/O　388
14．1　引言　388
14．2　非阻塞I/O　388
14．3　记录锁　391
14．4　I/O多路转接　403
14．4．1　函数select和pselect　404
14．4．2　函数poll　408
14．5　异步I/O　410
14．5．1　System V异步I/O　410
14．5．2　BSD异步I/O　411
14．5．3　POSIX异步I/O　411
14．6　函数readv和writev　419
14．7　函数readn和writen　421
14．8　存储映射I/O　422
14．9　小结　428
习题　428
第　15章 进程间通信　429
15．1　引言　429
15．2　管道　430
15．3　函数popen和pclose　436
15．4　协同进程　441
15．5　FIFO　445
15．6　XSI IPC　448
15．6．1　标识符和键　448
15．6．2　权限结构　449
15．6．3　结构限制　450
15．6．4　优点和缺点　450
15．7　消息队列　451
15．8　信号量　455
15．9　共享存储　459
15．10　POSIX信号量　465
15．11　客户进程-服务器进程属性　470
15．12　小结　472
习题　472
第　16章 网络IPC：套接字　474
16．1　引言　474
16．2　套接字描述符　474
16．3　寻址　477
16．3．1　字节序　477
16．3．2　地址格式　478
16．3．3　地址查询　480
16．3．4　将套接字与地址关联　486
16．4　建立连接　487
16．5　数据传输　491
16．6　套接字选项　502
16．7　带外数据　504
16．8　非阻塞和异步I/O　505
16．9　小结　506
习题　506
第　17章 高级进程间通信　507
17．1　引言　507
17．2　UNIX域套接字　507
17．3　唯一连接　512
17．4　传送文件描述符　518
17．5　open服务器进程第 1版　527
17．6　open服务器进程第 2版　533
17．7　小结　542
习题　542
第　18章 终端I/O　544
18．1　引言　544
18．2　综述　544
18．3　特殊输入字符　549
18．4　获得和设置终端属性　553
18．5　终端选项标志　554
18．6　stty命令　560
18．7　波特率函数　560
18．8　行控制函数　561
18．9　终端标识　562
18．10　规范模式　567
18．11　非规范模式　570
18．12　终端窗口大小　576
18．13　termcap、terminfo和curses　578
18．14　小结　578
习题　579
第　19章 伪终端　580
19．1　引言　580
19．2　概述　580
19．3　打开伪终端设备　585
19．4　函数pty_fork　588
19．5　pty程序　590
19．6　使用pty程序　595
19．7　高级特性　600
19．8　小结　601
习题　601
第　20章 数据库函数库　603
20．1　引言　603
20．2　历史　603
20．3　函数库　604
20．4　实现概述　605
20．5　集中式或非集中式　608
20．6　并发　610
20．7　构造函数库　610
20．8　源代码　611
20．9　性能　635
20．10　小结　639
习题　639
第　21章 与网络打印机通信　640
21．1　引言　640
21．2　网络打印协议　640
21．3　超文本传输协议HTTP　642
21．4　打印假脱机技术　643
21．5　源代码　644
21．6　小结　684
习题　684
附录A　函数原型　685
附录B　其他源代码　721
附录C　部分习题答案　730
附录参考书目　763