Linux-C语言入门指南：学习与实践篇

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《Linux-C语言开发》是一本针对初学者和进阶开发者编写的指南，特别强调在Linux环境下使用C语言进行编程。作者宋劲杉来自北京亚嵌教育研究中心，其作品遵循GNU Free Documentation License Version 1.3或更高版本，保证了文档的自由传播和修改。本书的特点主要体现在以下几个方面： 1. **实践导向**：书中不仅讲解基础的C语言语法和结构，还包含实际的Linux环境下的编程技巧，帮助读者了解如何在Linux系统中应用C语言开发。 2. **循序渐进**：从入门级的教程开始，逐步深入到算法设计，适合从零基础到有一定经验的学习者使用，特别是对于那些希望通过Linux平台提升C语言技能的人。 3. **开源精神**：作为一部遵循GNU Free Documentation License的作品，它鼓励分享和协作，这意味着读者可以自由地复制、分发和修改内容，且保持源代码的开源性。 4. **内容来源**：书中部分章节改编自《How to Think Like a Computer Scientist: Learning with C++》和《Programming from the Ground Up: An Introduction to Programming using Linux Assembly Language》，融合了不同编程语言和底层操作系统的视角，丰富了学习内容。 5. **不断更新**：截至2009年，书稿已从0.6版发展至0.7版，反映出作者持续对内容进行修订和完善，确保提供最新、准确的信息。 6. **目标读者**：这本书的主要读者群体是对Linux和C语言感兴趣，希望通过实践学习和提升编程能力的读者，无论是学生还是在职开发者，都可以从中受益。《Linux-C语言开发》是一本实用性强，理论与实践相结合的教程，为学习者提供了一个在Linux环境中全面掌握C语言开发的系统路径。随着技术的发展，它可能会进一步更新，以适应不断变化的编程需求。

3.1. 信号在内核中的表示

3.2. 信号集操作函数

3.3. sigprocmask

3.4. sigpending

4. 捕捉信号

4.1. 内核如何实现信号的捕捉

#4.2. sigaction|outline

4.3. pause

4.4. 可重入函数

4.5. sig_atomic_t

类型与

volatile

限定符

4.6. 竞态条件与

sigsuspend

函数

4.7. 关于

SIGCHLD

信号

34. 终端、作业控制与守护进程

1. 终端

1.1. 终端的基本概念

1.2. 终端登录过程

1.3. 网络登录过程

2. 作业控制

2.1. Session

与进程组

2.2. 与作业控制有关的信号

3. 守护进程

35. 线程

1. 线程的概念

2. 线程控制

2.1. 创建线程

2.2. 终止线程

3. 线程间同步

3.1. mutex

3.2. Condition Variable

3.3. Semaphore

3.4. 其它线程间同步机制

4. 编程练习

36. TCP/IP 协议基础

1. TCP/IP

协议栈与数据包封装

1. 程序和编程语言

程序（Program）告诉计算机应如何完成一个计算任务，这里的计算可以是数学运算，比如

解方程，也可以是符号运算，比如查找和替换文档中的某个单词。从根本上说，计算机是由

数字电路组成的运算机器，只能对数字做运算，程序之所以能做符号运算，是因为符号在

计算机内部也是用数字表示的。此外，程序还可以处理声音和图像，声音和图像在计算机

内部必然也是用数字表示的，这些数字经过专门的硬件设备转换成人可以听到、看到的声音

和图像。

程序由一系列指令（Instruction）组成，指令是指示计算机做某种运算的命令，通常包括以

下几类：

输入（Input）

从键盘、文件或者其它设备获取数据。

输出（Output）

把数据显示到屏幕，或者存入一个文件，或者发送到其它设备。

基本运算

执行最基本的数学运算（加减乘除）和数据存取。

测试和分支

测试某个条件，然后根据不同的测试结果执行不同的后续指令。

循环

重复执行一系列操作。

对于程序来说，有上面这几类指令就足够了。你曾用过的任何一个程序，不管它有多么复杂，

都是由这几类指令组成的。程序是那么的复杂，而编写程序可以用的指令却只有这么简单的

几种，这中间巨大的落差就要由程序员去填了，所以编写程序理应是一件相当复杂的工作。

编写程序可以说就是这样一个过程：把复杂的任务分解成子任务，把子任务再分解成更简单

的任务，层层分解，直到最后简单得可以用以上指令来完成。

编程语言（Programming Language）分为低级语言（Low-level Language）和高级语言

（High-level Language）。机器语言（Machine Language）和汇编语言（Assembly

Language）属于低级语言，直接用计算机指令编写程序。而 C、C++、Java、Python 等属于

高级语言，用语句（Statement）编写程序，语句是计算机指令的抽象表示。举个例子，同样

一个语句用 C 语言、汇编语言和机器语言分别表示如下：

表 1.1. 一个语句的三种表示

编程语言表示形式

C 语言

a=b+1;

汇编语言

mov 0x804a01c,%eax

add $0x1,%eax

mov %eax,0x804a018

机器语言

a1 1c a0 04 08

83 c0 01

a3 18 a0 04 08

计算机只能对数字做运算，符号、声音、图像在计算机内部都要用数字表示，指令也不例

外，上表中的机器语言完全由十六进制数字组成。最早的程序员都是直接用机器语言编程，

但是很麻烦，需要查大量的表格来确定每个数字表示什么意思，编写出来的程序很不直观，

而且容易出错，于是有了汇编语言，把机器语言中一组一组的数字用助记符（Mnemonic）

表示，直接用这些助记符写出汇编程序，然后让汇编器（Assembler）去查表把助记符替换

成数字，也就把汇编语言翻译成了机器语言。从上面的例子可以看出，汇编语言和机器语言

的指令是一一对应的，汇编语言有三条指令，机器语言也有三条指令，汇编器就是做一个简

单的替换工作，例如在第一条指令中，把 movl ?,%eax 这种格式的指令替换成机器码

a1 ?，?表示一个地址，在汇编指令中是 0x804a01c，转换成机器码之后是 1c a0 04

08（这是指令中的十六进制数的小端表示，小端表示将在第 5.1 节 “目标文件” 介绍）。

从上面的例子还可以看出，C 语言的语句和低级语言的指令之间不是简单的一一对应关系，

一条 a=b+1;语句要翻译成三条汇编或机器指令，这个过程称为编译（Compile），由编译

器（Compiler）来完成，显然编译器的功能比汇编器要复杂得多。用 C 语言编写的程序必

须经过编译转成机器指令才能被计算机执行，编译需要花一些时间，这是用高级语言编程的

一个缺点，然而更多的是优点。首先，用 C 语言编程更容易，写出来的代码更紧凑，可读

性更强，出了错也更容易改正。其次，C 语言是可移植的（Portable）或者称为平台无关的

（Platform Independent）。

平台这个词有很多种解释，可以指计算机体系结构（Architecture），也可以指操作系统

（Operating System），也可以指开发平台（编译器、链接器等）。不同的计算机体系结构

有不同的指令集（Instruction Set），可以识别的机器指令格式是不同的，直接用某种体系

结构的汇编或机器指令写出来的程序只能在这种体系结构的计算机上运行，然而各种体系结

构的计算机都有各自的 C 编译器，可以把 C 程序编译成各种不同体系结构的机器指令，这

意味着用 C 语言写的程序只需稍加修改甚至不用修改就可以在各种不同的计算机上编译运行。

各种高级语言都具有 C 语言的这些优点，所以绝大部分程序是用高级语言编写的，只有和

硬件关系密切的少数程序（例如驱动程序）才会用到低级语言。还要注意一点，即使在相

同的体系结构和操作系统下，用不同的 C 编译器（或者同一个 C 编译器的不同版本）编译同

一个程序得到的结果也有可能不同，C 语言有些语法特性在 C 标准中并没有明确规定，各

编译器有不同的实现，编译出来的指令的行为特性也会不同，应该尽量避免使用不可移植的

语法特性。

总结一下编译执行的过程，首先你用文本编辑器写一个 C 程序，然后保存成一个文件，例如

program.c（通常 C 程序的文件名后缀是.c），这称为源代码（Source Code）或源文件，

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王漠言

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