Portable C and Unix System Programming (Prentice-Hall Signal Processing Series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall Ptr

作者:J. E. Lapin

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1987-01

价格:USD 30.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780136864943

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• programming
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• Linux/Unix
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• Unix
• 系统编程
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深入理解C语言与Unix系统编程精髓 这本书是一本全面深入探讨C语言在Unix系统编程领域应用的权威指南。它并非泛泛而谈，而是聚焦于C语言如何与Unix操作系统紧密结合，以构建高效、可靠的系统级应用程序。作者以清晰的逻辑和丰富的实战案例，带领读者一步步掌握Unix系统编程的核心概念和技术，从底层原理到高级特性，无所不包。 第一部分：C语言的基石与Unix的融合 在开始Unix系统编程之前，扎实的C语言基础是必不可少的。本书将首先回顾C语言的关键特性，但并非停留在语言本身的语法层面，而是着重强调那些在系统编程中至关重要的方面。这包括： 指针的深入理解： 指针是C语言的灵魂，在系统编程中更是无处不在。本书将深入剖析指针的各种用法，包括指针算术、函数指针、指向指针的指针，以及它们在内存管理、数据结构和底层硬件交互中的关键作用。读者将学会如何安全有效地使用指针，避免常见的内存错误，如野指针、内存泄漏和缓冲区溢出。 内存管理： 从`malloc`、`calloc`、`realloc`到`free`，动态内存管理是系统编程的重中之重。本书会详细讲解内存分配的底层机制，演示如何分配和释放内存，并深入探讨内存碎片、垃圾回收（尽管C语言本身不提供自动垃圾回收，但理解其原理有助于编写更健壮的代码）等问题。通过实例，读者将学会设计合理的内存管理策略，以优化程序性能和提高稳定性。 位操作与低级数据表示： 在系统编程中，有时需要直接操作数据的二进制位。本书将讲解位运算符的用法，以及如何处理不同数据类型在内存中的底层表示。这对于理解网络协议、文件格式以及与硬件交互至关重要。 预处理器与宏： 预处理器在代码的组织和编译过程中扮演着重要角色。本书将讲解宏的定义、使用以及注意事项，包括条件编译、文件包含等，帮助读者编写更具可读性、可维护性和可重用性的代码。 结构体与联合体： 结构体和联合体允许我们将不同类型的数据组合在一起。本书将深入讲解它们的内存布局、对齐方式以及在定义复杂数据结构和模拟硬件寄存器时的应用。 掌握了这些C语言的基础后，本书将无缝过渡到C语言在Unix环境下的应用，重点关注Unix操作系统提供的系统调用（System Calls）。 第二部分：Unix系统调用的艺术 Unix系统调用是用户程序与操作系统内核进行交互的接口。本书将系统地介绍和讲解最常用、最核心的Unix系统调用，并解释它们背后的原理。 文件I/O（Input/Output）： 文件是Unix系统中一切皆文件理念的核心。本书将深入讲解标准的Unix文件I/O函数，包括： 文件描述符： 理解文件描述符的概念，以及`open`、`close`、`read`、`write`、`lseek`等基本操作。 缓冲I/O vs. 非缓冲I/O： 区分标准库提供的缓冲I/O（如`stdio.h`中的函数）与直接的系统调用I/O，并讲解何时使用何种方式能达到最佳性能。 文件状态与控制： 讲解`stat`、`fstat`、`access`等函数，了解文件的权限、所有者、时间戳等信息，以及`ioctl`等用于设备特定控制的函数。 目录操作： 讲解如何创建、删除、读取目录，以及`opendir`、`readdir`、`closedir`、`mkdir`、`rmdir`等相关函数。 进程管理： 进程是Unix系统中程序运行的基本实体。本书将详细介绍进程的创建、控制和通信。 进程创建： 深入理解`fork`、`vfork`、`exec`系列函数（`execl`、`execv`、`execle`、`execve`等）的工作原理，以及父子进程间的关系和协同。 进程终止： 讲解`exit`、`_exit`、`abort`以及信号处理对进程终止的影响。 进程ID与优先级： 了解`getpid`、`getppid`、`getuid`、`geteuid`等获取进程信息的函数，以及`nice`、`setpriority`等用于调整进程优先级的函数。 守护进程（Daemons）： 讲解如何编写在后台运行的守护进程，包括`daemon`函数的使用或手动实现。 信号处理： 信号是Unix系统中进程间异步通信的一种重要机制。 信号的种类与含义： 详细介绍常见的信号，如`SIGINT`、`SIGQUIT`、`SIGKILL`、`SIGALRM`、`SIGCHLD`等，以及它们的作用。 信号处理函数： 讲解`signal`、`sigaction`函数，如何注册信号处理函数，以及处理信号时的注意事项，如重入性问题。 发送信号： 演示`kill`、`raise`等发送信号的函数。 进程间通信（IPC - Inter-Process Communication）： 进程间的有效通信是构建复杂系统的关键。本书将全面介绍多种IPC机制。 管道（Pipes）： 讲解匿名管道（`pipe`）和命名管道（`mkfifo`）的工作原理，如何实现进程间单向或双向数据传输。 消息队列（Message Queues）： 介绍System V IPC和POSIX IPC中的消息队列，以及`msgget`、`msgsnd`、`msgrcv`等相关函数，适用于结构化消息的传递。 共享内存（Shared Memory）： 讲解共享内存的高效性，以及`shmget`、`shmat`、`shmdt`等函数，允许多个进程直接访问同一块内存区域。 信号量（Semaphores）： 介绍信号量作为同步原语，用于协调对共享资源的访问，包括`semget`、`semop`等函数。 套接字（Sockets）： 虽然套接字在网络编程中更为常见，但它们也常用于同一主机上的进程间通信（IPC）。本书将简要介绍套接字作为IPC机制的用法。 第三部分：高级主题与实践 在掌握了基础系统调用后，本书将进一步深入到更高级和更具挑战性的主题，帮助读者构建更复杂、更鲁棒的系统。 线程编程（POSIX Threads - pthreads）： 随着多核处理器的普及，线程成为提高程序并发性和性能的重要手段。 线程的创建与管理： 详细讲解`pthread_create`、`pthread_join`、`pthread_detach`等函数，以及线程属性的设置。 线程同步： 介绍互斥锁（Mutexes - `pthread_mutex_init`、`pthread_mutex_lock`、`pthread_mutex_unlock`）、条件变量（Condition Variables - `pthread_cond_init`、`pthread_cond_wait`、`pthread_cond_signal`）等，解决多线程共享数据访问时的竞态条件问题。 线程取消与清理： 讲解如何安全地取消线程以及资源清理机制。 内存映射文件（Memory-Mapped Files）： 讲解`mmap`函数的用法，如何将文件映射到进程的地址空间，这可以极大地简化文件I/O操作，并提高性能，尤其适用于大文件访问和进程间共享数据。 时间与定时： 讲解如何获取系统时间、设置定时器，包括`time`、`gettimeofday`、`alarm`、`sleep`以及`setitimer`等函数。 文件锁： 讲解文件锁的类型（建议锁、强制锁）和使用场景，以及`fcntl`函数在文件锁方面的应用，用于防止多个进程同时修改同一文件。 网络编程基础（Socket API）： 虽然这不是一本专门的网络编程书籍，但理解基本的网络通信是现代系统编程不可或缺的一部分。本书将介绍Socket API的基础知识，包括： 套接字创建与绑定： 讲解`socket`、`bind`、`listen`、`accept`等函数，用于创建服务器端的套接字。 连接与通信： 介绍`connect`、`send`、`recv`等函数，用于客户端连接和数据传输。 协议族： 简要介绍TCP/IP和UDP等常用网络协议。 错误处理与调试： `errno`与`perror`： 讲解如何检查系统调用的返回值，并通过`errno`和`perror`获取详细的错误信息。 调试工具： 介绍`gdb`等常用调试工具的使用技巧，以及如何利用它们来定位和解决程序中的bug。 日志记录： 讲解编写健壮程序时，如何实现有效的日志记录。 本书的特色与价值： 实践导向： 本书的核心在于“实践”。每一项技术都配以精心设计的代码示例，读者可以亲手编译、运行和修改这些代码，从而加深理解。 深入原理： 作者不仅仅停留在API的介绍，而是深入剖析系统调用的底层原理，让读者理解“为什么”这样做，而不仅仅是“如何”做。 循序渐进： 内容组织合理，从基础的C语言特性到核心的Unix系统调用，再到高级的主题，结构清晰，易于学习。 全面覆盖： 涵盖了Unix系统编程绝大部分核心领域，为读者构建坚实的系统编程基础。 权威性： 作为一本久负盛名的经典著作，其内容经过了时间和无数读者的检验，是学习Unix系统编程不可多得的宝贵资源。 通过学习本书，读者将能够自信地开发出高效、稳定、符合Unix哲学的高质量系统级应用程序，无论是网络服务、嵌入式系统开发，还是性能调优，都将受益匪浅。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一份通往理解操作系统内部运作机制的钥匙。

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