Linux C经典实例：探索系统编程的奥秘
在编程的世界里，Linux以其开源、高效和灵活的特性，成为了众多开发者心中的圣地
而在Linux平台上，C语言无疑是系统编程的王者，它不仅是Linux内核的主要编程语言，也是实现各种高效、底层功能的不二之选
本文将通过一系列经典实例，带你深入探索Linux C编程的奥秘，展示其在实际应用中的强大魅力
引言：Linux C编程的魅力所在
Linux C编程之所以引人入胜，是因为它允许开发者直接与操作系统交互，实现对硬件资源的精细控制
通过C语言，你可以编写高效的网络服务、文件系统驱动、实时操作系统等，这些都是高级语言难以企及的领域
此外，Linux平台的丰富资源和强大社区，为学习和实践提供了无尽的支持
实例一：文件操作——理解系统I/O的基石
在Linux系统中，文件不仅仅是磁盘上的数据集合，它还包括设备、管道、套接字等特殊文件类型
掌握文件操作是理解系统I/O的基础
示例代码：文件复制
include
include
include
include
defineBUFFER_SIZE 1024
void copy_file(constchar src, const char dest) {
intsrc_fd =open(src,O_RDONLY);
if(src_fd == -{
perror(open src file);
exit(EXIT_FAILURE);
}
intdest_fd =open(dest,O_WRONLY |O_CREAT |O_TRUNC, 0644);
if(dest_fd == -{
perror(open dest file);
close(src_fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
charbuffer【BUFFER_SIZE】;
ssize_tbytes_read;
while((bytes_read = read(src_fd, buffer, BUFFER_SIZE)) > 0) {
if(write(dest_fd, buffer, bytes_read) !=bytes_read){
perror(write dest file);
close(src_fd);
close(dest_fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
if(bytes_read == -{
perror(read src file);
}
close(src_fd);
close(dest_fd);
}
int main(int argc,char argv【】) {
if(argc!={
fprintf(stderr, Usage: %s n,argv【0】);
exit(EXIT_FAILURE);
}
copy_file(argv【1】, argv【2】);
printf(File copied successfully.
);
return 0;
}
这段代码演示了如何使用Linux系统调用`open`、`read`、`write`和`close`来复制文件 通过`open`函数，我们可以指定文件的打开模式，如只读（`O_RDONLY`）、只写（`O_WRONLY`）、创建（`O_CREAT`）和截断（`O_TRUNC`）等
`read`和`write`函数则用于数据的读写操作，它们返回实际读写的字节数，或在出错时返回-1
实例二：进程控制——多任务处理的精髓
进程是Linux操作系统中最基本的执行单元
理解进程的创建、管理和通信，对于开发高性能应用程序至关重要
示例代码：使用fork和exec创建新进程
include
include
include
include
include
int main() {
pid_t pid =fork();
if(pid < {
perror(fork);
exit(EXIT_FAILURE);
} else if(pid == {
// 子进程
charargs【】 = {/bin/ls, -l, NULL};
if(execvp(args【0】,args) == -{
perror(execvp);
exit(EXIT_FAILURE);
}
}else {
// 父进程
int status;
waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程结束
if(WIFEXITED(status)){
printf(Child exited with status %dn, WEXITSTATUS(status));
}else {
printf(Child did not exit successfully
);
}
}
return 0;
}
在这个例子中，`fork`函数用于创建一个新的进程，称为子进程 子进程是父进程的副本，几乎拥有父进程的所有属性
`execvp`函数用于在当前进程中执行另一个程序，替换当前进程的映像
`waitpid`函数则用于父进程等待子进程结束，并获取其退出状态
实例三：网络通信——构建分布式系统的桥梁
网络通信是现代应用程序不可或缺的一部分
Linux提供了强大的网络编程接口，如套接字（sockets），使得开发分布式系统变得相对简单
示例代码：简单的TCP服务器和客户端
服务器代码：
// server.c
include
include
include
include
include
define PORT 8080
defineBUFFER_SIZE 1024
int main() {
intserver_fd,new_socket;
structsockaddr_in address;
int addrlen = sizeof(address);
charbuffer【BUFFER_SIZE】= {0};
constchar hello = Hello from server;
if((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == {
perror(socketfailed);
exit(EXIT_FAILURE);
}
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
address.sin_port = htons(PORT);
if(bind(server_fd, (struct sockaddr)&address, sizeof(address)) < 0) {
perror(bindfailed);
close(server_fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if(listen(server_fd, < {
perror(listen);
close(server_fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr)&address, (socklen_t)&addrlen)) < {
perror(accept);
close(server_fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);
printf(Message from client: %sn,buffer);
send(new_socket, hello, strlen(hello),0);
printf(Hello message sent
);
close(new_socket);
close(server_fd);
return 0;
}
客户端代码：
// client.c
include
include
include
include
include
define PORT 8080
defineBUFFER_SIZE 1024
int main() {
int sock = 0;
structsockaddr_in serv_addr;
charbuffer【BUFFER_SIZE】= {0};
constchar message = Hello from client;
if((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < {
perror(Socket creation error);
return -1;
}
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(PORT);
// Convert IPv4 and IPv6 addresses from text to binary form
if(inet_pton(AF_INET, 127.0.0.1, &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
perror(Invalid address/ Address notsupported);
return -1;
}
if(connect(sock, (struct sockaddr)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
perror(ConnectionFailed);
return -1;
}
send(sock, m
