Книга: Программирование для Linux. Профессиональный подход

Оглавление книги

• Об авторах
• О научных консультантах
• Благодарности
• Введение
• GNU и Linux
• Общая лицензия GNU
• Для кого предназначена эта книга
• Соглашения, принятые в книге
• От издательства
• Часть I Сложные вопросы программирования в среде UNIX/Linux
• Глава 1 Начало
• 1.1. Редактор Emacs
• 1.1.1. Открытие исходного файла C/C++
• 1.1.2. Автоматическое форматирование
• 1.1.3. Синтаксические выделения
• 1.2. Компиляторы GCC
• 1.2.1. Компиляция одного исходного файла
• 1.2.2. Компоновка объектных файлов
• 1.3. Автоматизация процесса с помощью GNU-утилиты make
• 1.4. GNU-отладчик gdb
• 1.4.1. Компиляция с включением отладочной информации
• 1.4.2. Запуск отладчика
• 1.5. Поиск дополнительной информации
• 1.5.1. Интерактивная документация
• 1.5.2. Система Info
• 1.5.3. Файлы заголовков
• 1.5.4. Исходные тексты
• Глава 2 Написание качественных программ для среды GNU/Linux
• 2.1. Взаимодействие со средой выполнения
• 2.1.1. Список аргументов
• Листинг 2.1. (arglist.c) Использование параметров argc и argv
• 2.1.2. Соглашения по работе с командной строкой в GNU/Linux
• 2.1.3. Функция getopt_long()
• Листинг 2.2. (getopt_long.c) Использование функции getopt_long()
• 2.1.4. Стандартный ввод-вывод
• 2.1.5. Коды завершения программы
• 2.1.6. Среда выполнения
• Листинг 2.3. (print-env.c) Вывод переменных среды
• Листинг 2.4. (client.с) Часть сетевой клиентской программы
• 2.1.7. Временные файлы
• Функция mkstemp()
• Листинг 2.5. (temp_file.c) Использование функции mkstemp()
• Функция tmpfile()
• 2.2. Защита от ошибок
• 2.2.1. Макрос assert()
• 2.2.2. Ошибки системных вызовов
• 2.2.3. Коды ошибок системных вызовов
• 2.2.4. Ошибки выделения ресурсов
• Листинг 2.6. (readfile.c) Освобождение ресурсов при возникновении аварийных ситуаций
• 2.3. Создание и использование библиотек
• 2.3.1. Архивы
• Листинг 2.7. (test.c) Первый исходный файл
• Листинг 2.8. (app.c) Второй исходный файл
• 2.3.2. Совместно используемые библиотеки
• Позиционно-независимый код
• Переменная LD_LIBRARY_PATH
• 2.3.3. Стандартные библиотеки
• 2.3.4. Зависимости между библиотеками
• Листинг 2.9. (tifftest.c) Применение библиотеки libtiff
• 2.3.5. Преимущества и недостатки библиотек
• 2.3.6. Динамическая загрузка и выгрузка
• Глава 3 Процессы
• 3.1. Знакомство с процессами
• 3.1.1. Идентификаторы процессов
• Листинг 3.1. (print-pid.c) Вывод идентификатора процесса
• 3.1.2. Получение списка активных процессов
• Форматы вывода команды ps
• 3.1.3. Уничтожение процесса
• 3.2. Создание процессов
• 3.2.1. Функция system()
• Листинг 3.2. (system.c) Использование функции system()
• 3.2.2. Функции fork() и exec()
• Вызов функции fork()
• Листинг 3.3. (fork.c) Ветвление программы с помощью функции fork()
• Семейство функций exec()
• Совместное использование функций fork() и exec()
• Листинг 3.4. (fork-exec.с) Совместное использование функций fork() и exec()
• 3.2.3. Планирование процессов
• 3.3. Сигналы
• Листинг 3.5. (sigusr1.c) Корректное применение обработчика сигнала
• 3.4. Завершение процесса
• 3.4.1. Ожидание завершения процесса
• 3.4.2. Системные вызовы wait()
• 3.4.3. Процессы-зомби
• Листинг 3.6. (zombie.c) Создание процесса-зомби
• 3.4.4. Асинхронное удаление дочерних процессов
• Листинг 3.7. (sigchld.c) Удаление дочерних процессов в обработчике сигнала SIGCHLD
• Глава 4 Потоки
• 4.1. Создание потока
• 4.1.1. Передача данных потоку
• Листинг 4.2. (thread-create2.c) Создание двух потоков
• 4.1.2. Ожидание завершения потоков
• Листинг 4.3. Исправленная функция main() из файла thread-create.c
• 4.1.3. Значения, возвращаемые потоками
• Листинг 4.4. (primes.с) Вычисление простых чисел в потоке
• 4.1.4. Подробнее об идентификаторах потоков
• 4.1.5. Атрибуты потоков
• Листинг 4.5. (detached.c) Шаблон программы, создающей отсоединенный поток
• 4.2. Отмена потока
• 4.2.1. Синхронные и асинхронные потоки
• 4.2.2. Неотменяемые потоки
• Листинг 4.6. (critical_section.c) Защита банковской транзакции с помощью критической секции
• 4.2.3. Когда необходимо отменять поток
• 4.3. Потоковые данные
• 4.3.1. Обработчики очистки
• Листинг 4.8. (cleanup.c) Фрагмент программы, содержащий обработчик очистки потока
• 4.3.2. Очистка потоковых данных в C++
• Листинг 4.9. (cxx-exit.cpp) Безопасное завершение потока в C++
• 4.4. Синхронизация потоков и критические секции
• 4.4.1. Состояние гонки
• Листинг 4.10. (job-queue1.c) Потоковая функция, работающая с очередью заданий
• 4.4.2. Исключающие семафоры
• Листинг 4.11. (job-queue2.c) Работа с очередью заданий, защищенной исключающим семафором
• 4.4.3. Взаимоблокировки исключающих семафоров
• 4.4.4. Неблокирующие проверки исключающих семафоров
• 4.4.5. Обычные потоковые семафоры
• Листинг 4.12. (job-queue3.c) Работа с очередью заданий с применением семафора
• 4.4.6. Сигнальные (условные) переменные
• Листинг 4.15. (spin-condvar.c) Простейшая реализация сигнальной переменной
• Листинг 4.14. (condvar.c) Управление работой потока с помощью сигнальной переменной
• 4.4.7. Взаимоблокировки двух и более потоков
• 4.5. Реализация потоков в Linux
• 4.5.1. Обработка сигналов
• 4.5.2. Системный вызов clone()
• 4.6. Сравнение процессов и потоков
• Глава 5 Взаимодействие процессов
• 5.1. Совместно используемая память
• 5.1.1. Быстрое локальное взаимодействие
• 5.1.2. Модель памяти
• 5.1.3. Выделение сегментов памяти
• 5.1.4. Подключение и отключение сегментов
• 5.1.5. Контроль и освобождение совместно используемой памяти
• 5.1.6. Пример программы
• Листинг 5.1. (shm.c) Пример совместного использования памяти
• 5.1.7. Отладка
• 5.1.8. Проблема выбора
• 5.2. Семафоры для процессов
• 5.2.1. Выделение и освобождение семафоров
• Листинг 5.2. (sem_all_deall.c) Выделение и освобождение двоичного семафора
• 5.2.2. Инициализация семафоров
• Листинг 5.3. (sem_init.c) Инициализация двоичного семафора
• 5.2.3. Операции ожидания и установки
• Листинг 5.4. (sem_pv.c) Ожидание и установка двоичного семафора
• 5.2.4. Отладка семафоров
• 5.3. Отображение файлов в памяти
• 5.3.1. Отображение в памяти обычного файла
• 5.3.2. Примеры программ
• Листинг 5.5. (mmap-write.c) Запись случайного числа в файл, отображаемый в памяти
• Листинг 5.6. (mmap-read.c) Чтение случайного числа из файла, отображаемого в памяти
• 5.3.3. Совместный доступ к файлу
• 5.3.4. Частные отображаемые области
• 5.3.5. Применения функции mmap()
• 5.4. Каналы
• 5.4.1. Создание каналов
• 5.4.2. Взаимодействие родительского и дочернего процессов
• Листинг 5.7. (pipe.c) Общение с дочерним процессом посредством канала
• 5.4.3. Перенаправление стандартных потоков ввода, вывода и ошибок
• Листинг 5.8. (dup2.c) Перенаправление выходного потока канала с помощью функции dup2()
• 5.4.4. Функции popen() и pclose()
• Листинг 5.9. (popen.c) Использование функций popen() и pclose()
• 5.4.5. Каналы FIFO
• Создание FIFO-файла
• Доступ к FIFO-файлу
• Отличия от именованных каналов в Windows
• 5.5. Сокеты
• 5.5.1. Концепции сокетов
• 5.5.2. Системные вызовы
• Создание и уничтожение сокетов
• Вызов функции connect()
• Передача данных
• 5.5.3. Серверы
• 5.5.4. Локальные сокеты
• 5.5.5. Примеры программ, работающих с локальными сокетами
• Листинг 5.10. (socket-server.c) Сервер локального сокета
• Листинг 5.11. (socket-client.c) Клиент локального сокета
• 5.5.6. Internet-сокеты
• DNS-имена
• Листинг 5.12. (socket-inet.c) Чтение страницы с Web-сервера
• Стандартные номера портов
• 5.5.7. Пары сокетов
• Часть II Секреты Linux
• Глава 6 Устройства
• 6.1. Типы устройств
• Опасность доступа к блочному устройству
• 6.2. Номера устройств
• 6.3. Файловые ссылки на устройства
• 6.3.1. Каталог /dev
• 6.3.2. Доступ к устройству путем открытия файла
• 6.4. Аппаратные устройства
• 6.5. Специальные устройства
• 6.5.1. /dev/null
• 6.5.2. /dev/zero
• 6.5.3. /dev/full
• 6.5.4. Устройства генерирования случайных чисел
• Листинг 6.1. (random_number.c) Генерирование случайного числа с помощью файла /dev/random
• 6.5.5. Устройства обратной связи
• 6.6. Псевдотерминалы
• 6.6.1. Пример работы с псевдотерминалом
• 6.7. Функция ioctl()
• Листинг 6.2. (cdrom-eject.c) Извлечение компакт-диска из дисковода
• Глава 7 Файловая система /proc
• 7.1. Извлечение информации из файловой системы /proc
• Листинг 7.1. (clock-speed.c) Определение частоты процессора путем анализа файла /proc/cpuinfo
• 7.2. Каталоги процессов
• 7.2.1. Файл /proc/self
• Листинг 7.2. (get-pid.c) Получение идентификатора процесса из файла /proc/self
• 7.2.2. Список аргументов процесса
• Листинг 7.3. (print-arg-list.c) Отображение списка аргументов указанного процесса
• 7.2.3. Переменные среды процесса
• Листинг 7.4. (print-environment.c) Отображение переменных среды процесса
• 7.2.4. Исполняемый файл процесса
• Листинг 7.5. (get-exe-path.c) Определение путевого имени текущего исполняемого файла
• 7.2.5. Дескрипторы файлов процесса
• Листинг 7.6. (open-and-spin.c) Открытие файла для чтения
• 7.2.6. Статистика использования процессом памяти
• 7.2.7. Статистика процесса
• 7.3. Аппаратная информация
• 7.3.1. Центральный процессор
• 7.3.2. Аппаратные устройства
• 7.3.3. Шина PCI
• 7.3.4. Последовательные порты
• 7.4. Информация о ядре
• 7.4.1. Версия ядра
• 7.4.2. Имя компьютера и домена
• 7.4.3. Использование памяти
• 7.5. Дисководы, точки монтирования и файловые системы
• 7.5.1. Файловые системы
• 7.5.2. Диски и разделы
• 7.5.3. Точки монтирования
• 7.5.4. Блокировки
• 7.6. Системная статистика
• Листинг 7.7. (print-uptime.c) Отображение времени работы и времени простоя системы
• Глава 8 Системные вызовы Linux
• 8.1. Команда strace
• 8.2. Функция access(): проверка прав доступа к файлу
• Листинг 8.1. (check-access.c) Проверка прав доступа к файлу
• 8.3. Функция fcntl(): блокировки и другие операции над файлами
• Листинг 8.2. (lock-file.c) Установка блокировки записи с помощью функции fcntl()
• 8.4. Функции fsync() и fdatasync(): очистка дисковых буферов
• Листинг 8.3. (write_journal_entry.c) Запись строки в журнальный файл с последующей синхронизацией
• 8.5. Функции getrlimit() и setrlimit(): лимиты ресурсов
• Листинг 8.4. (limit-cpu.c) Задание ограничения на использование нейтрального процессора
• 8.6. Функция getrusage(): статистика процессов
• Листинг 8.5. (prinf-cpu-times.c) Определение пользовательского и системного времени, затраченного на выполнение текущего процесса
• 8.7, Функция gettimeofday(): системные часы
• Листинг 8.6. (print-time.c) Отображение даты и времени
• 8.8. Семейство функций mlock(): блокирование физической памяти
• 8.9. Функция mprotect(): задание прав доступа к памяти
• Корректное выделение памяти
• Листинг 8.7. (mprotect.c) Обнаружение попыток доступа к памяти благодаря функции mprotect()
• 8.10. Функция nanosleep(): высокоточная пауза
• Листинг 8.8. (better_sleep.c) Высокоточная реализация функции sleep()
• 8.11. Функция readlink(): чтение символических ссылок
• Листинг 8.9. (print-symlink.с) Отображение адресата символической ссылки
• 8.12. Функция sendfile(): быстрая передача данных
• Листинг 8.10. (сору.с) Копирование файла с помощью функции sendfile()
• 8.13. Функция setitimer(): задание интервальных таймеров
• Листинг 8.11. (itimer.c) Пример создания таймера
• 8.14. Функция sysinfo(): получение системной статистики
• Листинг 8.12. (sysinfo.c) Вывод системной статистики
• 8.15. Функция uname()
• Листинг 8.15. (print-uname.c) Вывод информации о ядре и платформе
• Глава 9 Встроенный ассемблерный код
• 9.1. Когда необходим ассемблерный код
• 9.2. Простая ассемблерная вставка
• 9.2.1. Преобразование функции asm() в ассемблерные инструкции
• 9.3. Расширенный синтаксис ассемблерных вставок
• 9.3.1. Ассемблерные инструкции
• 9.3.2. Выходные операнды
• 9.3.3. Входные операнды
• 9.3.4. Модифицируемые регистры
• 9.4. Пример
• Листинг 9.1. (bit-pos-loop.c) Нахождение позиции старшего значащего бита в цикле
• Листинг 9.2. (bit-pos-asm.c) Нахождение позиции старшего значащего бита с помощью инструкции bsrl
• 9.5. Вопросы оптимизации
• 9.6. Вопросы сопровождения и переносимости
• Глава 10 Безопасность
• 10.1. Пользователи и группы
• 10.1.1. Суперпользователь
• 10.2. Идентификаторы пользователей и групп, закрепленные за процессами
• Листинг 10.1. (simpleid.c) Отображение идентификаторов пользователя и группы
• 10.3. Права доступа к файлам
• 10.3.1. Проблема безопасности: программы без права выполнения
• 10.3.2. Sticky-бит
• 10.4. Реальные и эффективные идентификаторы
• 10.4.1. Программы с установленным битом SUID
• Листинг 10.3. (setuid-test.c) Проверка идентификаторов
• 10.5. Аутентификация пользователей
• Листинг 10.4. (pam.c) Пример использования модулей РАМ
• 10.6. Дополнительные проблемы безопасности
• 10.6.1. Переполнение буфера
• 10.6.2. Конкуренция доступа к каталогу /tmp
• Листинг 10.5. (temp-file.c) Безопасное создание временного файла
• 10.6.3. Функции system() и popen()
• Листинг 10.6. (grep-dictionary.c) Поиск слова в словаре
• Глава 11 Демонстрационное Linux-приложение
• 11.1. Обзор
• 11.1.1. Существующие ограничения
• Протокол HTTP
• 11.2. Реализация
• 11.2.1. Общие функции
• Листинг 11.2. (common.c) Функции общего назначения
• 11.2.2. Загрузка серверных модулей
• Листинг 11.3. (module.c) Загрузка и выгрузка серверных модулей
• 11.2.3. Сервер
• Листинг 11.4. (server.c) Реализация HTTP-сервера
• 11.2.4. Основная программа
• Листинг 11.5. (main.c) Главная серверная функция, выполняющая анализ аргументов командной строки
• 11.3. Модули
• 11.3.1. Отображение текущего времени
• Листинг 11.6. (time.c) серверный модуль, отображающий текущее время
• 11.3.2. Отображение версии Linux
• Листинг 11.7. (issue.c) Серверный модуль, отображающий информацию о дистрибутиве Linux
• 11.3.3. Отображение объема свободного дискового пространства
• Листинг 11.8. (diskfree.c) Серверный модуль, отображающий информацию о свободном дисковом пространстве
• 11.3.4. Статистика выполняющихся процессов
• Листинг 11.9. (processes.c) Серверный модуль, отображающий таблицу процессов
• 11.4. Работа с сервером
• 11.4.1. Файл Makefile
• Листинг 11.10. (Makefile) Файл конфигурации сервера
• 11.4.2. Создание сервера
• 11.4.3. Запуск сервера
• 11.5. Вместо эпилога
• Часть III Приложения
• Приложение А Вспомогательные инструменты разработки
• А.1. Статический анализ программы
• Листинг А.1. (hello.c) Простейшая программа
• А.2. Поиск ошибок в динамической памяти
• А.2.1. Программа для тестирования динамической памяти
• А.2.2. Проверка функции malloc()
• А.2.3. Поиск потерянных блоков памяти с помощью утилиты mtrace
• А.2.4. Библиотека ccmalloc
• А.2.5. Библиотека Electric Fence
• А.2.6. Выбор средств отладки
• А.2.7. Исходный текст программы, работающей с динамической памятью
• Листинг А.2. (malloc-use.c) Пример работы с динамической памятью
• A.3. Профилирование
• А.3.1. Простейший калькулятор
• А.3.2. Сбор профильной информации
• А.3.3. Отображение профильных данных
• А.3.4. Как работает утилита gprof
• А.3.5. Исходные тексты программы-калькулятора
• Листинг А.3. (calculator.c) Основная часть программы-калькулятора
• Листинг А.4. (number.c) Арифметика унарных чисел
• Листинг А.5. (stack.c) Стек унарных чисел
• Листинг А.6. (definitions.h) Файл заголовков для файлов number.c и stack.c
• Приложение Б Низкоуровневый ввод-вывод
• Б.1. Чтение и запись данных
• Б.1.1. Открытие файла
• Значения umask
• Листинг Б.1. (createfile.c) Создание файла
• Б.1.2. Закрытие файла
• Б.1.3. Запись данных
• Листинг Б.2. (timestamp.c) Запись в файл метки времени
• Листинг Б.3. (write-all.c) Запись буфера
• Б.1.4. Чтение данных
• Чтение текстовых файлов DOS/Windows
• Листинг Б.4. (hexdump.c) Отображение шестнадцатеричного дампа файла
• Б.1.5. Перемещение по файлу
• Листинг Б.5. (lseek-huge.c) Создание огромных файлов с помощью функции lseek()
• Б.2. Функция stat()
• Листинг Б.6. (read-file.c) Загрузка файла в буфер
• Б.3. Векторные чтение и запись
• Листинг Б.7. (write-args.c) Запись списка аргументов в файл с помощью функции writev()
• Б.4. Взаимосвязь с библиотечными функциями ввода-вывода
• Б.5. Другие низкоуровневые операции
• Б.6. Чтение содержимого каталога
• Листинг Б.8. (listdir.c) Вывод содержимого каталога
• Приложение В Таблица сигналов
• Приложение Г Internet-ресурсы
• Г.1. Общая информация
• Г.2. Информация о программном обеспечении GNU/Linux
• Г.3. Другие ресурсы
• Приложение Д Лицензия на публикацию программ с открытыми кодами, версия 1.0
• I. Требования к модифицированной и немодифицированной версиям
• II. Авторские права
• III. Область действия Лицензии
• IV. Требования к модифицированным материалам
• V. Рекомендации
• VI. Предусмотренные ограничения
• Дополнение, касающееся политики публикации
• Приложение Е Общая лицензия GNU
• Преамбула
• Условия копирования, распространения и модификации программных продуктов
• Гарантия отсутствует
• Конец условий
• Как применить эти требования к новым программным продуктам
• Сноски из книги
• Содержание книги
• Популярные страницы