UNIX环境高级编程（英文版 第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] W·理查德·史蒂文斯 等 著

图书标签:

• UNIX
• 编程
• 系统编程
• C语言
• Linux
• 高级编程
• 网络编程
• POSIX
• API
• 内核

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111523871

版次：1

商品编码：11857679

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 经典原版书库

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：953

编辑推荐

　　弥足珍贵的UNIX编程圣经之一，深入讲解驱动UNIX和Linux内核的编程接口，帮助程序员写出高效和可靠的代码

内容简介

　　本书是被誉为UNIX编程“圣经”的AdvancedProgrammingintheUNIXEnvironment一书的第3版。在本书第2版出版后的8年中，UNIX行业发生了巨大的变化，特别是影响UNIX编程接口的有关标准变化很大。本书在保持前一版风格的基础上，根据新的标准对内容进行了修订和增补，反映了新的技术发展。书中除了介绍UNIX文件和目录、标准I/O库、系统数据文件和信息、进程环境、进程控制、进程关系、信号、线程、线程控制、守护进程、各种I/O、进程间通信、网络IPC、伪终端等方面的内容，还在此基础上介绍了众多应用实例，包括如何创建数据库函数库以及如何与网络打印机通信等。此外，还在附录中给出了函数原型和部分习题的答案。

目录

第1章UNIX基础知识 1
第2章UNIX标准及实现 25
第3章文件I/O61
第4章文件和目录 93
第5章标准I/O 143
第6章系统数据文件和信息177
第7章进程环境197
第8章进程控制227
第9章进程关系285
第10章信号313
第11章线程383
第12章线程控制425
第13章守护进程463
第14章高级I/O 481
第15章进程间通信533
第16章网络IPC：套接字589
第17章高级进程间通信629
第18章终端I/O 671
第19章伪终端715
第20章数据库函数库743
第21章与网络打印机通信789
附录A函数原型845
附录B其他源代码895
附录C部分习题答案905
参考书目947

前言/序言

深入探索类Unix系统内核与应用：一本关于底层的实践指南 在数字世界的深层，存在着一个强大而富有弹性的操作系统家族——类Unix。从最初的贝尔实验室到如今遍布服务器、嵌入式设备甚至超级计算机的各个角落，类Unix系统以其稳定性、灵活性和开源精神，深刻地塑造了现代计算的格局。本书并非一本泛泛介绍类Unix系统概念的入门读物，而是旨在带领读者深入到这些操作系统的核心，理解其工作原理，并掌握在其中进行高效、可靠的编程。 一、 触及系统之根：理解操作系统提供的基础服务 类Unix系统为应用程序提供了丰富而精细的服务，这些服务构成了我们进行系统编程的基石。本书首先将深入剖析这些最基本、最核心的接口。 文件与I/O： 文件系统是类Unix系统的生命线。我们将从最底层的字节流概念出发，探讨文件描述符的本质，以及如何通过一系列系统调用（如`open`、`read`、`write`、`close`）来读写文件。我们将深入理解缓冲I/O和无缓冲I/O的区别，探讨`stdio`库的实现机制，并介绍更底层的`readv`/`writev`，以及`mmap`等内存映射文件I/O技术，它如何允许我们将文件内容直接映射到进程的地址空间，实现高效的文件访问。此外，我们还将学习如何处理各种特殊文件，如管道（pipes）和套接字（sockets），以及它们在进程间通信中的关键作用。 进程管理： 进程是类Unix系统中的基本执行单元。本书将详细讲解进程的创建（`fork`、`exec`族函数）、终止（`exit`、`abort`）以及等待（`wait`、`waitpid`）。你将理解进程的生命周期，不同进程状态（运行、就绪、阻塞、僵尸）的含义，以及父子进程之间的关系和信号量的传递。我们还会探讨守护进程（daemon）的创建和管理，它们如何在后台默默运行，为系统提供服务。 进程间通信（IPC）： 在分布式和多任务的计算环境中，进程之间有效地交换信息和协调工作至关重要。本书将全面介绍类Unix系统提供的各种IPC机制： 管道（Pipes）： 包括无名管道（anonymous pipes）和命名管道（named pipes，也称FIFO），它们提供了进程间简单但强大的通信通道。 消息队列（Message Queues）： 允许进程之间发送和接收结构化的消息，避免了直接处理字节流的复杂性。 共享内存（Shared Memory）： 提供了一种最高效的IPC方式，允许多个进程直接访问同一块内存区域，但需要谨慎处理同步和互斥问题。 信号量（Semaphores）： 用于进程间同步和互斥，控制对共享资源的访问，防止竞态条件。 套接字（Sockets）： 不仅仅是网络通信的接口，同样可以用于同一主机上的进程间通信（Unix Domain Sockets），提供了一种更灵活的IPC方式。 信号（Signals）： 进程间异步事件通知机制，用于处理中断、异常和进程间的简单通知。我们将深入理解不同信号的含义，以及如何通过`signal`和`sigaction`函数来捕捉和处理它们。 线程： 随着多核处理器和并行计算的兴起，线程成为了提升程序并发性的重要手段。本书将深入探讨POSIX线程（pthreads）API，包括线程的创建、同步（互斥锁、条件变量、读写锁）、通信以及线程管理。你将学习如何设计和实现高效的多线程程序，并理解线程与进程之间的异同。 二、 掌握系统资源：深入文件、I/O与网络编程 除了基础的进程和IPC，本书还将重点关注类Unix系统中至关重要但常常被忽视的领域：文件、I/O操作以及网络通信。 高级文件I/O： 在理解了基本的文件操作后，我们将进一步探索更高级、更精细的I/O控制。这包括对文件属性（如权限、所有权、时间戳）的访问和修改，文件锁定（file locking）机制，以及如何在不同场景下选择最高效的I/O策略。我们还将探讨异步I/O（AIO）模型，它允许程序在等待I/O完成的同时执行其他任务，显著提升I/O密集型应用的性能。 网络编程： 网络是现代计算不可或缺的一部分。本书将提供深入的TCP/IP套接字编程指南。我们将从最基础的套接字创建、连接（`connect`、`accept`）、数据传输（`send`、`recv`）开始，逐步深入到更复杂的概念，如多路复用（`select`、`poll`、`epoll`），它允许单个进程同时处理多个套接字连接，是构建高性能网络服务的核心技术。我们还将探讨UDP协议的特点和应用，以及网络层和传输层的相关概念。 三、 精通系统调用与库函数：理解其行为和限制 类Unix系统的强大之处在于其清晰定义的系统调用接口。本书不仅仅是列出API，更重要的是深入剖析这些系统调用背后的逻辑、它们的设计哲学以及在实际编程中需要注意的陷阱和最佳实践。 系统调用的细微之处： 每一个系统调用都可能存在一些细微的行为差异，或者在特定条件下产生意想不到的结果。我们将通过大量的示例代码和对系统内部机制的讲解，帮助读者理解这些细微之处，例如： 错误处理： 如何正确地检查和处理系统调用的返回值，以及理解`errno`的作用。 信号对系统调用的中断： 某些系统调用在被信号中断后会返回特定的错误码，理解并处理这种情况是编写健壮程序的关键。 原子操作： 在并发环境中，理解哪些操作是原子的，以及如何通过锁或其他机制来实现对非原子操作的保护。 资源限制： 理解操作系统对进程资源（如文件描述符数量、内存大小）的限制，以及如何通过`ulimit`等工具来调整这些限制。 标准库函数的实现： 许多我们日常使用的标准库函数，如`printf`、`fgets`等，其底层都封装了系统调用。本书将尝试揭示这些库函数是如何工作的，理解它们的缓冲机制、性能特点以及与底层系统调用的关系。例如，理解`stdio`库的行缓冲、全缓冲和无缓冲模式，以及它们如何影响程序的行为。 四、 实践出真知：编写高效、健壮的类Unix程序 理论学习固然重要，但真正的掌握来自于实践。本书致力于通过丰富的、经过精心设计的代码示例，帮助读者将所学知识转化为实际的编程能力。 示例驱动的学习： 每个章节都将伴随清晰、可运行的示例代码，涵盖各种常见的编程场景。这些示例不仅仅是API的简单调用，而是展现了如何将多个系统调用和库函数组合起来，解决实际问题。 性能优化与资源管理： 在类Unix系统中，对资源的高效利用至关重要。本书将引导读者思考如何编写性能更高的代码，例如通过选择合适的I/O策略、优化进程通信方式、合理使用内存等。同时，也将强调良好的资源管理，确保程序在使用完资源后能够正确释放，避免资源泄露。 调试与故障排除： 理解系统编程中的常见错误模式，并学会使用有效的调试工具（如`gdb`）和技术，是成为一名合格的系统程序员的必经之路。本书将渗透调试和故障排除的思路，帮助读者在遇到问题时能够快速定位和解决。 五、 目标读者与价值 本书适合所有希望深入理解类Unix系统内部工作机制，并希望编写高效、健壮的系统级应用程序的开发者。无论你是初涉系统编程的学生，还是希望提升自己技能的资深开发者，亦或是需要理解和优化现有系统级代码的工程师，本书都将为你提供宝贵的知识和实用的技能。通过学习本书，你将能够： 深刻理解类Unix系统的核心概念和工作原理。 熟练掌握各种系统调用和标准库函数，并理解其行为和限制。 设计和实现高效、可靠的进程管理、IPC和线程程序。 构建高性能的网络应用程序。 编写出更接近硬件、更有效利用系统资源的程序。 具备独立调试和解决复杂系统级编程问题的能力。 这是一本关于底层，关于基础，关于真正理解我们所使用的计算环境的书。它将为你打开一扇通往类Unix系统深处的大门，让你不再满足于表面的API调用，而是能够洞悉其内在的精妙，并以此为基石，构建出更强大、更可靠的软件。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是把我的思绪从一个混乱的迷宫里拉了出来，让我第一次对 UNIX 系统底层的工作机制有了清晰的认知。过去，我总是像一个敲打着黑色屏幕的巫师，输入各种命令，却不知道背后发生了什么。这本书就像一本被施了魔法的字典，不仅解释了每个单词（系统调用）的含义，还揭示了它们如何组合成一篇篇精妙的魔法咒语。 从最基础的进程管理，到文件 I/O 的精妙之处，再到信号处理的复杂逻辑，作者都用一种循序渐进、抽丝剥茧的方式呈现出来。我尤其喜欢它对内存管理的讲解，虽然一开始有些吃力，但通过书中大量的实例和图示，我渐渐理解了虚拟内存、页表、缺页中断这些抽象的概念是如何在实际运行中发挥作用的。它让我意识到，那些我们习以为常的程序行为，背后是多么精巧的系统设计。 这本书没有回避任何技术细节，但它也并非是堆砌枯燥的代码。相反，它通过丰富的示例程序，将理论与实践紧密结合。每一个概念的提出，几乎都会伴随着一段可以动手运行的代码，让我能够亲身体验这些底层原理的威力。这种“边学边练”的方式，极大地增强了我的学习效果，也让我对 UNIX 的掌控力有了质的飞跃。 在学习网络编程的部分，我更是被深深吸引。TCP/IP 协议栈的细节、socket API 的精妙设计，以及各种并发模型（如进程模型、线程模型、I/O 多路复用等）的优劣分析，都让我茅塞顿开。以前写网络程序总是磕磕绊绊，现在我能更自信地理解和解决其中的问题，甚至能够根据不同的场景选择最合适的并发策略。 这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本引人入胜的探索之旅。它让我从一个“用户”变成了一个能够理解并驾驭 UNIX 内核的“开发者”。读完这本书，我感觉自己对整个计算机系统都有了更深刻的理解，这种能力的提升是无可估量的。无论是对于系统管理员、嵌入式开发者，还是对操作系统原理感兴趣的初学者，这本书都绝对是不可或缺的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

对于任何一个想要深入理解 UNIX 系统的人来说，这本书都是一本不可多得的经典。它的内容非常丰富，几乎涵盖了 UNIX 系统编程的方方面面，而且讲解得非常深入。 在进程控制的部分，作者详细讲解了 fork()、exec()、wait() 等系统调用，以及它们是如何影响进程的生命周期的。我特别喜欢他对僵尸进程和孤儿进程的解释，让我能够更清晰地理解进程的生命周期管理。 文件 I/O 的部分也是这本书的一大亮点。作者不仅讲解了基本的 read() 和 write() 操作，还深入探讨了 O_DIRECT、mmap() 等更高级的 I/O 技术。我之前对这些技术的理解一直比较模糊，通过这本书的讲解，我才真正掌握了它们的使用方法和适用场景。 网络编程是这本书的另一个重点。作者详细讲解了 TCP/IP 协议栈的实现细节，以及 socket API 的各种用法。我尤其喜欢他对各种并发模型的比较分析，让我能够根据不同的需求选择最合适的并发策略。 总的来说，这本书的价值在于它能够帮助你建立起对 UNIX 系统底层运作机制的深刻理解。它不仅仅是一本 API 手册，更是一本能够让你成为一个更优秀的 UNIX 程序员的指导书。读完这本书，你会觉得整个 UNIX 世界都变得更加清晰和透明，你会更有信心去解决各种复杂的问题。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初拿到这本书的时候，心里是有些打鼓的。毕竟“高级编程”这几个字，就足以让不少人望而却步。然而，读过之后，我发现这完全是我的杞人忧天。作者的写作风格非常独特，他不是那种一上来就抛出大量理论的学者，而是像一位经验丰富的工程师，用一种非常实用的方式来讲解。 他会先描绘一个场景，提出一个问题，然后一步一步地引导你，通过分析现有的代码或者系统行为，来揭示问题的本质。这种“逆向工程”式的讲解方式，让我觉得学习过程非常有趣，也更容易理解。我尤其欣赏他对错误处理和调试技巧的强调，这在实际开发中是至关重要的。书中提供了很多实用的调试方法和工具的使用技巧，让我受益匪浅。 在深入讲解进程间通信（IPC）时，作者更是把各种不同的方式（管道、消息队列、共享内存、信号量等）进行了一一对比分析，从效率、易用性、安全性等多个维度进行了权衡。这让我不再是简单地学会API的使用，而是能够真正理解它们之间的差异，从而在实际项目中做出更明智的选择。 这本书对系统调用的讲解也做到了深入浅出。它不会仅仅列出API函数，而是会深入到内核层面，解释这些系统调用是如何被内核处理的，它们涉及到哪些数据结构，又会触发哪些内核行为。这种宏观与微观相结合的讲解方式，让我对整个 UNIX 系统的运作流程有了更全面的认识。 而且，这本书的排版和图示也非常精良，大量的流程图和数据结构示意图，让原本抽象的概念变得直观易懂。这对于我这样视觉型学习者来说，简直是福音。总而言之，这本书的价值远超我的预期，它让我不仅掌握了 UNIX 编程的技巧，更重要的是，培养了我对系统底层原理的深刻洞察力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常独特，它不是从应用程序开发者的角度出发，而是更侧重于“理解系统”本身。我一直以来都觉得，真正掌握一个技术，不仅仅是学会如何使用它，更重要的是理解它为什么是这样工作的。这本书恰恰满足了我的这个需求。 它详细地解析了 UNIX 进程的生命周期，从 fork 的神奇，到 exec 的转变，再到 wait 的等待，每一个环节都剖析得淋漓尽致。我尤其对书中关于线程模型的讲解印象深刻，不同的线程模型（如一对一、多对一、多对多）的实现方式和各自的优缺点，让我对并发编程有了更深层次的理解。 在文件 I/O 的部分，作者详细介绍了各种不同的 I/O 模型，包括同步 I/O、异步 I/O、以及各种多路复用技术。他不仅仅是介绍了 API，更重要的是分析了它们在性能、可扩展性、以及资源消耗方面的差异。这让我能够根据实际需求，选择最合适的 I/O 策略。 让我感到惊喜的是，书中还花费了相当大的篇幅来讲解文件系统。虽然这部分内容可能对一些应用开发者来说不是那么直接相关，但我认为理解文件系统的底层原理，对于编写健壮、高效的应用程序是至关重要的。它让我明白，我们看到的“文件”，背后是多么复杂的磁盘读写和元数据管理。 这本书的写作风格非常严谨，但又不失趣味性。作者经常会引用一些经典的 UNIX 设计理念，并将其与现代的系统实现进行对比。这让我能够站在更高的角度去审视 UNIX 系统的演进过程，并从中汲取宝贵的经验。总的来说，这是一本能够让你“知其所以然”的书，读完之后，你会觉得整个 UNIX 世界都向你敞开了大门。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次接触到这本书的时候，我已经被它深深吸引。它不是那种泛泛而谈的介绍，而是真正深入到 UNIX 系统的每一个细节，用一种非常严谨和深入的方式进行阐述。作者的功底可见一斑。 在学习信号处理的部分，我才真正意识到信号的复杂性。书中对各种信号的类型、处理机制、以及信号相关的系统调用都进行了详细的讲解。并且，他还通过大量的例子，展示了如何正确地处理信号，避免常见的陷阱。这对于我之前经常因为信号处理不当而导致的程序崩溃，简直是雪中送炭。 同样，在讲解进程间通信（IPC）时，作者不仅列举了各种 IPC 机制，还深入分析了它们的性能特点和适用场景。我尤其喜欢他对共享内存和消息队列的对比分析，让我能更清晰地理解它们的优劣。 这本书对网络编程的讲解也同样出色。从 TCP/IP 协议栈的底层实现，到 socket API 的各种细节，再到各种并发模型的优劣分析，都做到了面面俱到。我之前在编写网络程序时常常遇到的瓶颈，在阅读了这本书之后，都有了豁然开朗的感觉。 最让我印象深刻的是，作者并没有回避一些比较晦涩的底层细节，比如内核数据结构、系统调用与用户态/内核态的切换等。但是，他通过精心的组织和清晰的语言，将这些复杂的内容变得易于理解。这本书让我对 UNIX 系统的理解，从“是什么”上升到了“为什么”和“怎么样”，这种提升是巨大的。

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