1.2 UNIX体系结构
从严格意义上，可将操作系统定义为一种软件（内核），它控制计算机硬件资源，提供程序运行环境。内核的接口被称为系统调用。公用函数库构建在系统调用接口之上，应用软件即可使用公用函数库，也可使用系统调用。shell是一种特殊的应用程序，它为运行其他应用程序提供了一个接口
从广义上，操作系统包括了内核和一些其他软件，这些软件使得计算机能够发挥作用，并给予计算机以独有的特性（软件包括系统实用程序，应用软件，shell以及公用函数库等）
1.3 shell
shell是一个命令行解释器，它读取用户输入，然后执行命令。用户通常用终端（交互式shell），有时则通过文件（shell script）向shell进行输入
UNIX系统常见shell：
名称 路径
Boune shell: /bin/sh
Bourne-again shell: /bin/bash
C shell: /bin/csh
Korn shell: /bin/ksh
TENEX C shell: /bin/tcsh
C shell其控制流类似于C语言，它支持Bourne shell没有的某些特色功能，例如作业控制、历史记忆机制以及命令行编辑等
Korn shell它与Bourne shell向上兼容，并具有使C shell广泛得到应用的一些特色功能，包括作业控制以及命令行编辑
Bourne-again shell是GNUshell，所有linux都提供这种shell，它被设计成遵循POSIX的，同时也保留了与Bourne shell的兼容性。它支持C shell和Korn shell两者的特色功能
TENEX C shell 是C shell的加强版本。它从TENEX操作系统借鉴了很多特色，例如命令完备。TENEX C shell在C shell的基础上增加了很多特征，常被用来替换C shell
注：linux默认shell是Bourne-again shell.事实上，/bin/sh将链接到/bin/bash.FreeBSD 和Mac OS X的默认用户shell是TENEX C shell，但是因为使用C shell编程语言极其困难，所以它们使用Bourne shell编写用于管理方面的shell脚本
1.4文件和目录
1.文件系统
UNIX文件系统是目录和文件组成的一种层次结构，目录的起点称为根(root)，其名字是一个字符/。文件属性是指文件类型（是普通文件还是目录）、文件大小、文件所有者、文件权限以及文件最后的修改时间等。
2.文件名
目录中的各个名字称为文件名。不能出现在文件名中的字符只有斜线（/）和空操作符（null）两个。
创建新目录时会自动创建两个文件名：.（当前目录），..（父目录）
3.路径名
以斜线开头的路径名称称为绝对路径名，否则称为相对路径名
实例：1-1 列出一个目录中的所有文件
1 #include"apue.h"
2 #include<dirent.h>
3 int main(int argc,char *argv[]) //argc表示参数个数；argv表示参数内容
4 {
5 DIR *dp;
6 struct dirent *dirp;
7 if(argc!=2)
8 err_quit("usage:ls directory_name");
9 if((dp=opendir(argv[1]))==NULL) //opendir函数返回指向DIR结构的指针
10 err_sys("can‘t open%s",argv[1]);
11 while((dirp=readdir(dp))!=NULL) //readdir返回一个指向dirent结构的指针
12 printf("%s\n",dirp->d_name);
13 closedir(dp);
14 exit(0);
15 }
这段代码类似于ls命令，不过这段代码只打印一个目录中各个文件的名字，不显示其他信息
编译方法：$ cc xxx.c 编译
$ ./a.out 运行
（可能很多初学者在编译这段代码时会出现找不到apue.h，这里我发个配置apue.h头文件的链接 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-01/77686.htm）
1.5输入与输出
1.文件描述符
文件描述符通常是一个小的非负整数，内核用它标识一个特定进程访问的文件。当内核打开一个已有文件或创建一个新文件时，它返回一个文件描述符。在读写文件时，就可以使用它。
3.不用缓冲的I/O
函数open、read、write、lseek以及close提供了不用缓冲的I/O。这些函数都使用文件描述符
程序清单1_2 将标准输入复制到标准输出
1 #include"apue.h"
2 #define BUFFSIZE 4096
3 int main(void)
4 {
5 int n;
6 char buf[BUFFSIZE];
7 while((n=read(STDIN_FILENO,buf,BUFFSIZE))>0)
8 if(write(STDOUT_FILENO,buf,n)!=n)
9 err_sys("write error");
10 if(n<0)
11 err_sys("read error");
12 exit(0);
13 }
4.标准I/O
标准I/O函数提供一种对不用缓冲I/O函数的带缓冲的接口。使用标准I/O函数可以无需担心如何选取最佳的缓冲区大小，例如1_2中BUFFSIZE常量的大小。使用标准I/O函数的另一个优点是简化了对输入行的处理。例如，fgets函数读一完整的行，而read函数读指定字节数。（printf函数便是标准I/O函数）
实例：1_3 用标准I/O将标准输入复制到标准输出
1 #include"apue.h"
2 int main()
3 {
4 int c;
5 while((c=getc(stdin))!=EOF)
6 if(putc(c,stdout)==EOF)
7 err_sys("output error");
8 if(ferror(stdin))
9 err_sys("input error");
10 exit(0);
11 }
附：无缓冲I/O操作和标准I/O操作的区别 http://blog.csdn.net/cowbane/article/details/6630298
1.6程序和进程
1.程序是存放在磁盘上，处于某个目录中的一个可执行文件。使用6个exec函数中的一个由内核将程序读入存储器，并使其执行
2.进程和进程ID
程序的执行实例被称为进程。UNIX系统确保每个进程都有一个惟一的数字标识符，称为进程ID，进程ID总是一非负整数
实例：1_4 打印进程ID
1 #include"apue.h"
2 int main()
3 {
4 printf("hello world from process ID %d\n",getpid());
5 exit(0);
6 }
此程序运行时，它调用函数getpid得到其进程ID
3.进程控制
有三个用于进程控制的主要函数：fork,exec和waitpid
实例： 1_5 从标准输入读命令并执行（类shell程序）
1 #include"apue.h"
2 #include<sys/wait.h>
3 4
5 int main(void)
6 {
7 char buf[MAXLINE];
8 pid_t pid;
9 int status;
13 printf("%% ");
14 while(fgets(buf,MAXLINE,stdin)!=NULL){
15 if(buf[strlen(buf)-1]==‘\n‘)
16 buf[strlen(buf)-1]=0; //用null替换换行符
17 if((pid=fork())<0){ //fork向父进程返回新子进程的进程ID（非负），对子进程则返回0；所以说它被调用一次，返回两次
18 err_sys("fork error");
19 }
20 else if(pid==0){
21 execlp(buf,buf,(char *)0); //execlp执行从标准输入读入的命令。fork和跟随其后的exec两者的组合是某些操作系统所称的产生（spawn）一个新进程
22 err_ret("couldn‘t execute:%s",buf);
23 exit(127);
24 }
25 if((pid=waitpid(pid,&status,0))<0) //waitpid函数返回子进程的终止状态
26 err_sys("waitpid error");
27 printf("%% ");
28 }
29 exit(0);
30 }
该程序的主要限制是不能向所执行的命令传递参数，例如不能指定要列表的目录名，只能对工作目录执行ls命令
4.线程和线程ID
在一个进程内的所有线程共享同一地址空间、文件描述符、栈以及进程相关的属性。线程ID只在它所属进程内起作用。一个进程中的线程ID在另一个进程中并无意义。
1.7出错处理
当unix函数出错时，常常返回一个负值，而且整型变量errno通常被设置为含有附加信息的一个值。例如，open函数如成功执行则返回一个非负文件描述符，如出错则返回-1。
实例：1_6 示例strerror和perror两个出错函数的使用方法
1 #include"apue.h"
2 #include<errno.h>
3 int main(int argc,char *argv[])
4 {
5 fprintf(stderr,"EACCES: %s\n",strerror(EACCES));
6 errno=ENOENT;
7 perror(argv[0]);
8 exit(0);
9 }
1.8用户标识
用户ID 和组ID
示例：1_7 打印用户ID和组ID
1 #include"apue.h"
2 int main()
3 {
4 printf("uid=%d,gid= %d,\n",getuid(),getgid());
5 exit(0);
6 }
1.9信号
信号是通知进程已发生某种情况的一种技术。
进程处理信号有三种选择：a.忽略该信号
b.按系统默认方式处理。对于除以0的情况，系统默认是终止该进程
c.提供一个函数，信号发生时则调用该函数，这被称为捕捉该信号。使用这种方式，我们只要提供自编的函数就将能知道什么时候产生了信号，并按所希望 的方式处理它
实例：1_8 从标准输入读命令并执行（比1_5多了信号处理）
1 #include"apue.h"
2 #include<sys/wait.h>
3 static void sig_int(int);
4
5 int main(void)
6 {
7 char buf[MAXLINE];
8 pid_t pid;
9 int status;
10 if(signal(SIGINT,sig_int)==SIG_ERR)
11 err_sys("signal error");
12
13 printf("%% ");
14 while(fgets(buf,MAXLINE,stdin)!=NULL){
15 if(buf[strlen(buf)-1]==‘\n‘)
16 buf[strlen(buf)-1]=0;
17 if((pid=fork())<0){
18 err_sys("fork error");
19 }
20 else if(pid==0){
21 execlp(buf,buf,(char *)0);
22 err_ret("couldn‘t execute:%s",buf);
23 exit(127);
24 }
25 if((pid=waitpid(pid,&status,0))<0)
26 err_sys("waitpid error");
27 printf("%% ");
28 }
29 exit(0);
30 }
31 void sig_int(int signo)
32 {
33 printf("interrupt\n%%");
34 }
1.10时间值
UNIX系统使用三个进程时间值：时钟时间，用户cpu时间，系统cpu时间
时钟时间又称为墙上时钟时间（wall clock time）。它是进程运行的时间总量，其值与系统中跟同时运行的进程数有关。
用户CPU时间是执行用户指令所用的时间。
系统cpu时间是为该进程执行内核程序所经历的时间
例如：每当一个进程执行一个系统服务时，如read或write，则在内核内执行该服务所花费的时间就计入该进程的系统cpu时间。用户cpu时间和系统cpu时间之和常被称为cpu时间
取得任意进程的时钟时间，用户时间，和系统时间：$cd /usr/include;time -p grep _POSIX_SOURCE */*.h > /dev/null
APUE学习笔记：第一章 UNUX基础知识