Linux系统编程函数介绍

目录

一、管道

二、system V IPC(消息队列、共享内存、信号量)

三、socket编程

一、管道

1、pipe()

#include<unistd.h>
int pipe(int fd[2]);
 
pipe()会建立管道,并将文件描述词由参数 fd 数组返回。
 
fd[0]为管道里的读取端
 
fd[1]则为管道的写入端。
  
返回值: 若成功则返回零,否则返回-1,错误原因存于 errno 中。

2、fork()

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
 
函数作用：用于创建子进程
函数返回值：会返回两次，一次在父进程中，一次在子进程中，在父进程中返回所创建的子进程的ID，在子进程中返回0
    成功：子进程中返回 0，父进程中返回子进程PID
    失败：父进程中返回-1，子进程创建失败，无返回值，errorno被设置
失败的两个主要原因：
     1. 当前系统的进程数已经达到了系统规定的上限，这时 errno 的值被设置为 EAGAIN
     2. 系统内存不足，这时 errno 的值被设置为 ENOMEM
 
 
//进程号和进程组相关函数：
 	pid_t getpid(void);			//获取当前进程ID
 	pid_t getppid(void);		//获取当前进程的父进程的ID
 	pid_t getpgid(pid_t pid);	//获取参数pid 指定进程所属的组识别码. 如果参数pid 为0, 则会取得目前进程的组识别码

3、read()和write()

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void*buf,size_t count)
参数说明：
fd:      是文件描述符
buf:     为读出数据的缓冲区；
count:   为每次读取的字节数（是请求读取的字节数，读上来的数据保
         存在缓冲区buf中，同时文件的当前读写位置向后移）
函数说明：read()会把参数fd所指的文件传送count 个字节到buf 指针所指的内存中。
返回值：返回值为实际读取到的字节数, 如果返回0, 表示已到达文件尾或是无可读取的数据。若参数count 为0, 则read()不会有作用并返回0。

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd,const void*buf,size_t count);
参数说明：
  fd:是文件描述符（write所对应的是写，即就是1）
  buf:通常是一个字符串，需要写入的字符串
  count：是每次写入的字节数
 
函数说明：write()会把参数buf所指的内存写入count个字节到参数fd所指的文件内。
 
返回值：如果顺利write()会返回实际写入的字节数（len）。当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。

4、open()和close()

#include <sys/types.h> //这里提供类型pid_t和size_t的定义
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
 
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
 
参数说明：
pathname:    在open函数中第一个参数pathname是指向想要打开的文件路径名，或者文件名。我们需要注意的是，这个路径名是绝对路径名。文件名则是在当前路径下的。
flags:    flags参数表示打开文件所采用的操作，我们需要注意的是：必须指定以下三个常量的一种，且只允许指定一个。
        O_RDONLY：只读模式
        O_WRONLY：只写模式
        O_RDWR：可读可写
以下的常量是选用的，这些选项是用来和上面的必选项进行按位或起来作为flags参数。
        O_CREAT 表示如果指定文件不存在，则创建这个文件
mode:    mode参数表示设置文件访问权限的初始值，和用户掩码umask有关，比如0644表示-rw-r–r–，也可以用S_IRUSR、S_IWUSR等宏定义按位或起来表示，详见open(2)的Man Page。要注意的是，有以下几点
        文件权限由open的mode参数和当前进程的umask掩码共同决定。
        第三个参数是在第二个参数中有O_CREAT时才作用，如果没有，则第三个参数可以忽略

#include<unistd.h>
int close(int fd)；
功能：关闭一个已经打开的文件
参数说明：
 fd：是需要关闭的文件描述符
返回值说明：
成功：返回0；
失败：返回-1，并设置errno

5、 dup()和dup2()

#include <unistd.h>
 
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
 
功能：将newfd指向oldfd所指的文件，相当于重定向功能。如果newfd已经指向一个已经打开的文件，那么他会首先关闭这个文件，然后在使newfd指向oldfd文件；如果newfd和oldfd指向同一个文件，那么不会关闭，直接返回。
 
参数说明：oldfd是一个文件描述符
         newfd一个文件描述符
返回值：
	成功：dup函数返回当前系统可用的最小整数值。
		 dup2函数返回第一个不小于newfd的整数值，分两种情况：
		 	1. 如果newfd已经打开，则先将其关闭，再复制文件描述符；
		 	2. 如果newfd等于oldfd，则dup2函数返回newfd，而不关闭它。
	失败：dup和dup2函数均返回-1，并设置errno。

6、execlp()

#include <unistd.h>
int execlp(const char *filename, const char *arg, ...)
功能：加载一个进程，借助PATH 环境变量
会从PATH环境变量所指得目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的参数当作该文件的argv[0]、argv[1]......，最后一个参数必须用空指针（NULL）结束。
参数：如，ls， date， cp， cat等
返回值：如果执行成功，则函数不会返回，执行失败则直接返回-1,失败原因存于errno中。

 7、signal()

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
 
功能：设置某一信号的对应动作。
 
函数说明：
signal()会依参数signum 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。
 
当一个信号的信号处理函数执行时，如果进程又接收到了该信号，该信号会自动被储存而不会中断信号处理函数的执行，直到信号处理函数执行完毕再重新调用相应的处理函数。但是如果在信号处理函数执行时进程收到了其它类型的信号，该函数的执行就会被中断。
 
参数说明：
第一个参数signum：指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。 　
第二个参数handler：描述了与信号关联的动.
 
返回值：
返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR(-1)。 
 
常见信号：
SIGINT     终止进程     中断进程
SIGCHLD   忽略信号     当子进程停止或退出时通知父进程

 8、wait()和waitpid()

#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
 
函数说明：
wait()函数用于使父进程（也就是调用wait()的进程）阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接收到了一个指定的信号为止。如果该父进程没有子进程或者它的子进程已经结束，则wait()函数就会立即返回。
 
参数说明：
参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就像这样：pid = wait(NULL);
 
返回值：
如果成功，wait会返回被收集的子进程的进程ID；
如果调用进程没有子进程，调用就会失败，此时wait返回-1，同时errno被置为ECHILD。
 

#include <sys/types.h> 
#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);
 
函数说明：
waitpid()的作用和wait()一样，但它并不一定要等待第一个终止的子进程（它可以指定需要等待终止的子进程），它还有若干选项，如可提供一个非阻塞版本的 wait()功能，也能支持作业控制。实际上，wait()函数只是 waitpid()函数的一个特例，在Linux 内部实现 wait()函数时直接调用的就是waitpid()函数。
从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。
 
参数说明：
pid：从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。
① pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束,waitpid就会一直等下去(阻塞在waitpid()函数这里)；
② pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样； 　　
③ pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬；
④ pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值；
 
status：参数status用来保存被收集进程退出时的一些状态，它是一个指向int类型的指针。但如果我们对这个子进程是如何死掉的毫不在意，只想把这个僵尸进程消灭掉，（事实上绝大多数情况下，我们都会这样想），我们就可以设定这个参数为NULL，就像这样：pid = waitpid(-1, NULL, 0);
 
options：提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持：WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用；比如ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED); 如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如ret=waitpid(-1,NULL,0); 如果使用了WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。而WUNTRACED参数，由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，可以自行查阅相关材料。
 
返回值：
① 当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
② 如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0； 　　 　　
③ 如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD。

9、unlink()

#include<unistd.h>
int unlink(const char *pathname);
 
函数功能:即为删除文件。执行unlink()函数会删除所给参数指定的文件。
注意：执行unlink()函数并不一定会真正的删除文件，它先会检查文件系统中此文件的连接数是否为1，如果不是1说明此文件还有其他链接对象，因此只对此文件的连接数进行减1操作。若连接数为1，并且在此时没有任何进程打开该文件，此内容才会真正地被删除掉。在有进程打开此文件的情况下，则暂时不会删除，直到所有打开该文件的进程都结束时文件就会被删除。
 
参数说明：文件名
 
返回值：返回值：成功返回0，失败返回 -1

10、memset()

#include<string.h>
void *memset(void *s, int c, size_t n); 
 
功能：memset是一个初始化函数，作用是将某一块内存中的全部设置为指定的值。
 
参数：
s指向要填充的内存块。
c是要被设置的值。
n是要被设置该值的字符数。
 
返回类型：是一个指向存储区s的指针。

11、mkfifo()

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
int mkfifo(const char * pathname,mode_t mode);
 
函数说明：在文件系统中创建一个文件，该文件用于提供FIFO功能，即命名管道。
 
参数说明：
pathname：是将要在文件系统中创建的一个专用文件。
mode：用来规定FIFO的读写权限。
 
返回值：若成功则返回0，否则返回-1，错误原因存于errno中。

12、exit()和_exit()

#include<stdlib.h>
void exit(int status);
 
#include <unistd.h>
void _exit(int status);
 
功能：两者都是终止进程
 
参数说明：status 是一个整型参数，可以利用这个参数传递 进程结束时的状态，一般来说，exit(0) 表示程序正常退出，exit(1) 或者 exit(-1) 表示程序异常退出。
 
区别：
_exit()函数的作用是：直接使用进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据结构；exit()函数则在这一基础上做了一些包装。在执行退出之前加了若干道工序。
exit()函数与_exit()函数最大区别就在于exit()函数在调用exit系统之前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区的内容写回文件。

二、system V IPC(消息队列、共享内存、信号量)

#include <sys/types.h> //公共头文件，声明了key_t类型
#include <sys/ipc.h>   //公共头文件
 
#include <sys/msg.h>   //消息队列函数的头文件
#include <sys/sem.h>   //信号量函数的头文件
#include <sys/shm.h>   //共享内存函数的头文件

1、ftok（）

把一个已存在的路径名和一个整数标识符转换成一个key_t值，称为IPC键值（也称IPC key键值）。ftok函数原型及说明如下：

2、msgsnd()和msgrcv()

3、shmat()和shmdt()

4、semop() 

三、socket编程

1、atoi()、atol()、atoll()、atoq()

#include <stdlib.h>
 
int atoi(const char *nptr);  //把字符串nptr转换为int。
long atol(const char *nptr);  //把字符串nptr转换为long int。
long long atoll(const char *nptr); //把字符串nptr转换为long long int。
long long atoq(const char *nptr); //atoq() is an obsolete name for atoll()

2、sosket()

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
 
函数说明：socket用于创建一个socket描述符，它唯一标识一个socket。
 
参数说明：
domain:协议域,常见的协议组用AF_INET AF_INET6 AF_LOCAL AF_ROUTE,协议族决定了socket的地址类型.
type:指定socket的类型,主要SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW；
protocol:用于制定某个协议的特定类型，即type类型中的某个类型。通常某协议中只有一种特定类型，这样protocol参数仅能设置为0；但是有些协议有多种特定的类型，就需要设置这个参数来选择特定的类型。
 
返回值：成功：socket的编号，为-1表示失败

3、bind()

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int bind(int socket,sockaddr * address,uint addrlen);
 
函数说明：将一个地址和一个端口号绑定到一个socket连接上
 
参数说明：
socket:之前创建的socket。
sockaddr:一个用来存放Ip地址和端口号的结构体
addrlen:上述结构体的长度
 
返回值：为-1表示失败，若端口被占用，会从新绑定一个随机端口（仍返回失败）
 
//结构体sockaddr和sockaddr_in
 
#include <sys/socket.h>
 
sockaddr的缺点：sa_data把目标地址和端口存在一起
 
struct sockaddr {  
     sa_family_t sin_family;//地址族
　　 char sa_data[14]; //前2字节：端口 后4字节：ip地址 后8字节作为填充        
 }; 
 
struct sockaddr_in{
    short sin_family;//（地址族）
    unsigned short sin_port;/*端口号*/
    struct in_addr sin_addr;/*IP 地址*/
    unsigned char sin_zero[8];/*Same size as struct sockaddr没有实际意义,只是为了　跟SOCKADDR结构在内存中对齐*/
 
};

3、listen()

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int listen(int socket,int maxconn);
 
函数说明：将一个socket设置为监听状态,专门用来监听的socket叫做master socket。
 
参数说明：
socket:之前创建的socket
maxconn:最大接收连接数
 
返回值：失败返回-1，成功返回0

4、accept()

#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
 
函数说明：接收一个客户机的连接，返回一个socket，来自客户机的socket叫connected socket。
 
参数说明：
sockfd:用来监听的socket（master socket）
addr:传出参数，返回链接客户端地址信息，含IP地址和端口号
addrlen:传入传出参数（值-结果）,传入sizeof(addr)大小，函数返回时返回真正接收到地址结构体的大小
 
返回值：成功返回一个新的socket文件描述符，用于和客户端通信，失败返回-1，设置errno

5、send()和sendto()

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
 
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
 
函数说明：向对方发送数据。如果sendto后面的两个参数为NULL和0时与send函数的作用是等价得。sendto函数一般用作UDP通信
 
参数说明：
sockfd： 用于通信的文件描述符。服务器：sockfd为accept返回的通信描述符
buf： 应用缓存，用于存放要发送到数据。可以是任何类型：结构体，int , char,float，字符串
len： buf的大小
flags：一般设置为0，此时send为阻塞式发送
即发送不成功会一直阻塞，直到被某个信号终端终止，或者直到发送成功为止。指定MSG_NOSIGNAL，表示当连接被关闭时不会产生SIGPIPE信号，指定MSG_DONTWAIT 表示非阻塞发送。
dest_addr:目标地址
addrlen：目标地址结构体的长度
 
返回值：
成功：返回发送的字节数
失败：返回-1 且errno被设置

 6、recv()和revform()

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
 
ssize_t recv(int socket, void *buf, size_t len, int flags)
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
 
函数说明：接受数据。如果recvfrom后面的两个参数为NULL和0时与recv函数的作用是等价得。recvfrom函数一般用作UDP通信
 
参数说明：
socket：指定接收端套接字描述符；
buf：指向一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；
len：指明buf的长度；
flags：一般置为0；
addr:发送方地址(输出参数)
addrlen:发送方地址结构体的长度（输入输出参数）
 
返回值：失败时，返回值小于0；超时或对端主动关闭，返回值等于0；成功时，返回值是返回接收数据的长度。