精通Linux C编程（附光盘）

《精通Linux C编程》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。

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(<<和>>) 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

Linux诞生于1991年，由UNIX发展而来。几乎每天Linux都会以某种方式出现在我们的生活中，我们已经数不清在Linux上有多少应用程序，以及有多少机构在使用Linux。国内外无数大型企业都在使用Linux系统作为服务器解决方案，尤其是在嵌入式开发领域，Linux的应用更是在不断增加。在百度上搜索“Linux 软件工程师”的相关网页约有1 230 000篇，由此可见，在Linux平台下进行程序开发的需求之大。
作者根据自己多年来在Linux平台下进行C程序开发所积累的经验，并融合大量的程序实例而著成此书。本书由浅入深，适合各个水平阶段的读者学习。
本书特点
1．配套视频讲解光盘
为了让读者更加快速、直观地学习本书内容，作者专门为本书录制了全程多媒体视频教学，包括各个技术知识点，以及程序案例的分析。结合视频的讲解，能够帮助读者更高效地掌握Linux下C语言编程的技巧与方法。
光盘具体内容有：
Linux常用工具使用视频
Linux入门视频
案例源文件
本书全程多媒体教学视频
实战演练参考答案
2．循序渐进，由浅入深
本书从Linux系统的安装、C语言编程基础、Linux下的基本编辑器、程序编译器和调试器、make工具管理器，到Linux系统的各种函数调用，再到Linux下具体程序案例的设计开发，内容由浅入深，囊括了Linux下C程序开发的各个环节。
3．程序实例丰富，实践性强
在本书中，几乎每个知识点都会伴随一个或多个程序实例，通过实例来加深和巩固读者对知识点的理解和掌握。对于每个程序实例，作者都添加了十分详细的注释，方便读者理解。并且，对于所有的实例，读者都可以在自己的实验环境中完整实现。尤其是第3部分的5个项目案例，更是完整地向读者演示了Linux环境下项目实例的设计与开发。
4．技术全面，知识点阐述到位
网络编程和图形界面编程是C程序学习中比较深入的知识，也是本书重点讲解的内容。在第3部分，我们将这些知识点与实际的项目开发结合，通过逐步设计与实现，深化和巩固读者对它们的理解与掌握。将Linux系统开发技术、C语言开发技术、软件工程思想融会贯通，使得本书成为思想和内容都极其丰富的图书。
本书内容
第1章：介绍Linux系统的基本概念和安装方法，Linux下的常用命令，以及Shell的使用。这些是使用Linux的基础，帮助读者为本书后续的学习打下扎实的基础。
第2章：详细讲述了C语言的编程基础，它们是熟悉和掌握C语言的必备知识，同时也方便了读者在阅读本书时查阅C语言中的相关知识点。
第3章：讲述Linux下最常用的两种文本编辑器vi和Emacs，并通过实例讲解让读者一步步地学会如何使用这些编辑器。
第4章：讲解Linux系统下的程序编译器gcc和程序调试器gdb，两者是在Linux下进行C程序开发所必备的工具。
第5章：讲述Linux下的工程管理器make，以及Makefile的书写规则。make工具大大提高了实际项目的开发效率，几乎所有Linux下的项目编程都会涉及它。
第6章：讲解基于文件描述符的文件I/O操作，以及Linux中文件系统的概念。文件操作是Linux系统中最常见的操作之一，在Linux中，所有的内容都被看成文件，所有的操作都可以归结为对文件的操作。
第7章：讲述基于流的文件I/O操作。基于流的I/O操作是由标准C函数库提供的，与基于文件描述符的I/O操作相比，基于流的I/O更简单、方便。在大多数情况下，程序员更愿意使用基于流的输入输出方法。
第8章：详细阐述了Linux下进程控制的原理。进程是操作系统中一个非常重要的概念，熟悉使用进程的操作和进程控制的相关系统调用，会使用户在使用Linux系统完成各种工作时更加得心应手。
第9章：讲解Linux信号的基本概念，以及Linux下信号处理的机制。信号的使用对于灵活使用C语言在Linux环境下进行程序开发是非常有益的，在编写大型的程序时，经常会需要处理多个进程之间的异步事件，所以是离不开信号的使用的。
第10章：详细讲述了Linux进程间通信的概念，以及Linux下5种最常用的进程间通信方式，它们包括管道、命名管道、消息队列、共享内存、信号量等。
第11章：介绍了Linux的线程相关基础知识，如何对其进行操作以及线程间同步的方法。随着多核心处理器的普及，合理使用多线程可以大大提高程序代码的执行效率。
第12章：详细讲述了Linux网络编程的原理与方法，通过大量的程序实例演示了Socket编程中常用API的使用方法。
第13章：讲述GTK+图形界面编程。GTK+是Linux下基于C的图形界面开发库，本章通过程序实例向读者演示了使用GTK+库创建各种界面元件的方法。
第14章：通过讲述一个计算器软件的设计案例，进一步向读者演示图形界面编程的技巧，以及GTK+信号与回调函数的原理。
第15章：通过设计一个类似于QQ的聊天软件，向读者演示了小型项目工程软件的模块划分方法，以及Linux下的C程序开发的步骤。使读者能够更深层次地掌握GTK+图形界面编程，以及Linux网络编程的原理方法。
第16章：讲述Linux下一种基于C/S模式实现的远程管理工具的设计。使读者对Linux下的文件I/O操作、相关系统服务的管理有更深层次的了解和认识，并进一步掌握GTK+图形界面编程，套接字Socket网络编程的使用方法。
第17章：讲述了在Linux-2.4.20-8内核下利用Netfilter数据控制过滤机制完成简易防火墙软件的设计，实现了对固定端口、网页访问及不同协议类型的数据报文的管理和控制。
第18章：讲述基于Linux的嵌入式家庭网关远程交互操作平台的设计。本章向读者阐述了嵌入式系统，以及家庭网关的概念。案例采用B/S结构的开发模式，嵌入式Web服务器选取Boa，并结合CGI技术，实现了动态的具体智能设备的访问和控制。
本书适合的读者：
Linux及C程序设计初学者。
大中专院校计算机及相关专业的学生。
高校计算机及相关专业本科生、研究生。
Linux软件开发从业人员。
开源软件开发爱好者。
社会相关培训学员。
最后，我要感谢我的家人及好友陈曦在我最困难的时候带给我快乐与动力，支持我一直坚持下来，并最终完成这部著作。
本书主要由程国钢主持编写，参加本书编写工作的还有许小荣、张泽、刘荣、张璐、王统、周艳丽、刘波、苏静、王冬、王龙、陈作聪、王松年、卿前华、蔡娜、肖岳平、聂阳、沈毅、张华杰等，在此，编者对以上人员致以诚挚的谢意！
作者力图使本书案例功能翔实，并尽量使用关键编程技术进行程序设计和简化程序代码，但由于水平有限，书中难免有错误、纰漏之处，欢迎广大读者、同仁批评斧正。
编者
2014年4月