精通Linux C编程

第Ⅰ部分 基础篇

第1章 Linux系统概述 3

1.1 什么是Linux 4

1.2 Linux系统特点及主要功能 5

1.2.1 Linux系统特点 5

1.2.2 Linux系统的主要功能 6

1.3 Linux的内核版本和发行版本 7

1.4 系统的安装 8

1.4.1 系统安装前的准备工作 8

1.4.2 安装Linux 9

1.4.3 使用虚拟机 13

1.5 Shell的使用 16

1.5.1 Shell简介 16

1.5.2 常见Shell的种类 17

1.5.3 Shell的简单使用 18

1.5.4 通配符 19

1.5.5 引号 20

1.5.6 注释符 21

1.6 Linux常用命令 22

1.6.1 与目录相关的命令 22

1.6.2 与文件相关的命令 22

1.6.3 与网络服务相关的命令 23

1.7 本章小结 24

实战演练 24

第2章 C语言编程基础 25

2.1 C语言的历史背景 26

2.2 C语言的特点 26

2.3 C语言的基本数据类型 27

2.3.1 整型 27

2.3.2 实型 28

2.3.3 字符型 29

2.4 运算符与表达式 31

2.4.1 算术运算符与算术表达式 31

2.4.2 赋值运算符与赋值表达式 32

2.4.3 逗号运算符与逗号表达式 33

2.5 C程序的3种基本结构 33

2.5.1 顺序结构 34

2.5.2 选择结构 35

2.5.3 循环结构 38

2.6 C语言中的数据输入与输出 40

2.6.1 字符输出函数putchar 41

2.6.2 字符输入函数getchar 41

2.6.3 格式输出函数printf 41

2.6.4 格式输入函数scanf 43

2.7 函数 44

2.7.1 函数的定义 44

2.7.2 函数的调用 44

2.7.3 变量的存储类别 46

2.8 数组 49

2.8.1 一维数组的定义和使用 50

2.8.2 二维数组的定义和使用 51

2.8.3 字符数组和字符串 52

2.8.4 常用字符串处理函数 53

2.9 指针 56

2.9.1 地址和指针 57

2.9.2 指针的定义和使用 57

2.9.3 数组与指针 58

2.9.4 字符串与指针 59

2.9.5 指向函数的指针 60

2.10 结构体和共用体 60

2.10.1 定义和引用结构体 60

2.10.2 结构体数组 61

2.10.3 指向结构体的指针 62

2.10.4 共用体 63

2.10.5 使用typedef定义类型 64

2.11 链表 65

2.11.1 链表概述 65

2.11.2 建立动态单向链表 66

2.11.3 单向链表的输出 67

2.11.4 对单向链表的删除操作 68

2.11.5 对单向链表的插入操作 69

2.11.6 循环链表 69

2.11.7 双向链表 70

2.12 位运算符和位运算 71

2.12.1 “按位与”运算符(&) 71

2.12.2 “按位或”运算符(|) 71

2.12.3 “取反”运算符(~) 72

2.12.4 “异或”运算符(^) 72

2.12.5 移位运算符() 72

2.12.6 位域 72

2.13 C语言预处理命令 73

2.13.1 宏定义 73

2.13.2 文件包含 75

2.13.3 条件编译 75

2.13.4 #error等其他常用预处理命令 76

2.14 本章小结 77

实战演练 77

第3章 vim与Emacs编辑器 79

3.1 vim的使用 80

3.2 vim使用实例 85

3.3 Emacs的使用 87

3.3.1 启动与退出Emacs 87

3.3.2 Emacs下的基本操作 88

3.4 Emacs使用实例 93

3.5 本章小结 94

实战演练 94

第4章 gcc编译器与gdb调试器 97

4.1 gcc编译器简介 98

4.2 如何使用gcc 99

4.2.1 安装和配置gcc 99

4.2.2 gcc编译初步 100

4.2.3 警告提示功能 102

4.2.4 优化gcc 104

4.2.5 链接库 107

4.2.6 同时编译多个源程序 108

4.2.7 管道 108

4.2.8 调试选项 109

4.3 gdb调试器 110

4.3.1 gdb简介 110

4.3.2 gdb常用命令 111

4.3.3 gdb调试初步 112

4.4 gdb的使用详解 114

4.4.1 调用gdb 115

4.4.2 使用断点 115

4.4.3 查看运行时数据 117

4.4.4 查看源程序 122

4.4.5 改变程序的执行 124

4.5 xxgdb调试器简介 127

4.6 本章小结 128

实战演练 128

第5章 make的使用和Makefile的编写 131

5.1 什么是make 132

5.1.1 make机制概述 132

5.1.2 make与Makefile的关系 134

5.2 Makefile的书写规则 137

5.2.1 Makefile的基本语法规则 138

5.2.2 在规则中使用通配符 139

5.2.3 伪目标 140

5.2.4 多目标 141

5.2.5 自动生成依赖性 141

5.3 Makefile的命令 143

5.4 变量 144

5.4.1 变量的基础 144

5.4.2 赋值变量 145

5.4.3 define关键字 146

5.4.4 override指示符 147

5.4.5 目标变量和模式变量 147

5.5 常用函数调用 149

5.5.1 字符串处理函数 149

5.5.2 文件名操作函数 153

5.5.3 循环函数 155

5.5.4 条件判断函数 156

5.5.5 其他常用函数 157

5.6 隐式规则 159

5.6.1 隐式规则举例 159

5.6.2 隐式规则中的变量 160

5.6.3 使用模式规则 162

5.7 本章小结 164

实战演练 164

第Ⅱ部分 提高篇

第6章 文件I/O操作 169

6.1 软件编程体系简介 170

6.1.1 Linux的文件系统结构 170

6.1.2 文件类型 171

6.1.3 文件访问权限 174

6.2 基于文件描述符的I/O操作 174

6.2.1 文件描述符 175

6.2.2 标准输入、标准输出和

标准出错 175

6.2.3 文件重定向 175

6.2.4 文件的创建、打开与关闭 177

6.2.5 文件的定位 181

6.2.6 文件的读写 183

6.3 文件的属性操作 187

6.3.1 改变文件访问权限 187

6.3.2 改变文件所有者 189

6.3.3 重命名 189

6.3.4 修改文件长度 190

6.4 文件的其他操作 190

6.4.1 stat、fstat和lstat函数 190

6.4.2 dup和dup2函数 192

6.4.3 fcntl函数 192

6.4.4 sync和fsync函数 193

6.5 特殊文件的操作 194

6.5.1 目录文件的操作 194

6.5.2 链接文件的操作 197

6.5.3 管道文件的操作 200

6.5.4 设备文件 200

6.6 本章小结 200

实战演练 201

第7章 基于流的I/O操作 203

7.1 流与缓存 204

7.1.1 流和FILE对象 204

7.1.2 标准输入、标准输出和

标准出错 204

7.1.3 缓存 204

7.1.4 对缓存的操作 207

7.2 流的打开与关闭 209

7.2.1 流的打开 210

7.2.2 流的关闭 211

7.2.3 流关闭前的工作 213

7.3 流的读写 214

7.3.1 基于字符的I/O 214

7.3.2 基于行的I/O 217

7.3.3 直接I/O 219

7.3.4 格式化I/O 222

7.4 本章小结 224

实战演练 224

第8章 进程控制 227

8.1 进程的基本概念 228

8.1.1 Linux进程简介 228

8.1.2 进程与作业 229

8.1.3 进程标识 229

8.2 进程控制的相关函数 231

8.2.1 fork和vfork函数 231

8.2.2 exec函数 236

8.2.3 exit和_exit函数 242

8.2.4 wait和waitpid函数 245

8.2.5 进程的一生 251

8.2.6 用户ID和组ID 251

8.2.7 system函数 253

8.3 多个进程间的关系 255

8.3.1 进程组 255

8.3.2 会话期 256

8.3.3 控制终端 258

8.4 本章小结 259

实战演练 259

第9章 信号 261

9.1 Linux信号简介 262

9.1.1 信号的基本概念 262

9.1.2 信号处理机制 265

9.2 信号操作的相关函数 268

9.2.1 信号的处理 268

9.2.2 信号的发送 276

9.2.3 信号的阻塞 284

9.2.4 计时器与信号 287

9.3 本章小结 288

实战演练 289

第10章 进程间通信 291

10.1 进程间通信简介 292

10.2 管道 293

10.2.1 管道的概念 293

10.2.2 管道的创建与关闭 294

10.2.3 管道的读写 295

10.3 命名管道 300

10.3.1 命名管道的概念 300

10.3.2 命名管道的创建 301

10.3.3 命名管道的读写 302

10.4 消息队列 306

10.4.1 消息队列的概念 306

10.4.2 消息队列的创建与打开 309

10.4.3 消息队列的读写 309

10.4.4 获得或设置消息队列属性 311

10.5 共享内存 316

10.5.1 共享内存的概念 316

10.5.2 共享内存的相关操作 317

10.6 信号量 322

10.6.1 信号量的概念 322

10.6.2 信号量集的相关操作 323

10.7 本章小结 329

实战演练 330

第11章 线程控制 331

11.1 线程的基本概念 332

11.1.1 Linux线程简介 332

11.1.2 线程的标识符 333

11.1.3 用户态和核心态线程 333

11.1.4 线程的属性 334

11.2 线程控制的相关函数 334

11.2.1 pthread_create函数 334

11.2.2 pthread_exit函数 336

11.2.3 pthread_join函数 336

11.2.4 pthread_cancel函数 338

11.2.5 pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop函数 338

11.2.6 pthread_detach函数 340

11.2.7 线程和进程操作函数对比 342

11.3 线程之间的通信和同步 342

11.3.1 互斥锁 343

11.3.2 条件变量 346

11.4 本章小结 351

实战演练 351

第12章 网络编程 353

12.1 网络编程的基础知识 354

12.1.1 计算机网络体系结构 354

12.1.2 传输控制协议TCP 358

12.1.3 用户数据报协议UDP 361

12.1.4 客户机/服务器模式 361

12.2 套接口编程基础 362

12.2.1 什么是套接口 362

12.2.2 端口号的概念 363

12.2.3 套接口的数据结构 364

12.2.4 基本函数 365

12.3 TCP套接口编程 368

12.3.1 TCP套接口通信工作流程 369

12.3.2 TCP套接口Client/Server程序实例 382

12.4 UDP套接口编程 387

12.4.1 UDP套接口通信工作流程 387

12.4.2 UDP套接口Client/Server程序实例 388

12.5 原始套接口编程 391

12.5.1 原始套接口的创建 392

12.5.2 原始套接口程序实例 392

12.6 本章小结 403

实战演练 403

第13章 Linux图形界面编程 405

实战演练 438

第Ⅲ部分 实战篇

第14章 设计Linux下的计算器 443

第15章 Linux平台下聊天软件的设计 475

第16章 Linux远程管理工具的设计 495

第17章 Linux下简易防火墙软件的设计 515

第18章 基于Linux的嵌入式家庭网关远程交互操作平台的设计 539

本书深入浅出、循序渐进地讲解了Linux平台下的C程序设计，并通过大量的程序实例，以及综合开发案例的演示，帮助读者快速掌握Linux平台下C语言编程的方法和技巧。本书内容翔实，共分为三大部分。第一部分为基础篇，共有5章，主要讲解了Linux系统基础、C语言编程基础、Linux下的两种常用文本编辑器vim和Emacs、程序编译器gcc和调试器gdb，以及make管理工具。第二部分为提高篇，共有8章，主要讲解了Linux系统下各种操作的系统调用，包括文件操作、进程控制、进程间通信、线程控制、网络编程、GTK+图形界面编程等。第三部分为实战篇，共有5章，分别为5个不同的Linux平台下C程序开发的综合案例，向读者详细阐述了Linux文件操作、GTK+图形界面编程、Linux网络编程，以及基于Linux平台的嵌入式软件开发的方法和技巧。本书由作者根据多年来的开发工作经验编著而成，语言通俗易懂，内容丰富，注重实例讲解，知识涵盖面广。非常适合Linux平台下C语言编程的初学者以及高校本科生、研究生阅读，也适合在Linux系统下进行C程序开发的工程师查阅和学习。