UNIX系统编程：通信、并发与线程（英文版）
Contents
I Fundamentals 1
1 Technology’s Impact on Programs 3
1.1 TerminologyofChange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Time andSpeed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Multiprogramming and Time Sharing . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Concurrency at the Applications…
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I Fundamentals 1
1 Technology’s Impact on Programs 3
1.1 TerminologyofChange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Time andSpeed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Multiprogramming and Time Sharing . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Concurrency at the Applications…
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无（影印版无译者……………………………………………………………………………………………………………………） Kay A. Robbins , Steve Robbins （凯罗·宾斯，史蒂夫·罗宾斯）拥有麻省理工学院博士学位，就任于德州大学圣安东尼奥分校计算机学院。
本书是一本基于*UNIX 标准的完备的参考书，对UNIX 编程的要点进行了清晰易懂的介绍，从一些用于说明如何使用系统调用的短小代码段开始，逐渐过渡到能帮助读者扩展自己技能水平的实际项目中。书中对通信、并发和线程问题进行了深入探讨，对复杂的概念，例如信号和并发，进行了全面且清晰的解释。本书还覆盖了与文件、信号、信号量、POSIX 线程和客户机—服务器通信相关的内容。书中不仅提供了大量实例和练习，还专门设计了有针对性的项目并给出了参考答案。
Contents
I Fundamentals 1
1 Technology’s Impact on Programs 3
1.1 TerminologyofChange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Time andSpeed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Multiprogramming and Time Sharing . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Concurrency at the Applications Level . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Security and Fault Tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6 Buffer Overflows for Breaking and Entering . . . . . . . . . . 14
1.7 UNIXStandards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.8 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2 Programs, Processes and Threads 21
2.1 How a Program Becomes a Process . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Threads andThreadofExecution . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Layout of a Program Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 LibraryFunctionCalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5 Function Return Values and Errors . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 ArgumentArrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.7 Thread-SafeFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.8 UseofStaticVariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.9 StructureofStaticObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.10 Process Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.11 Process Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.12 Exercise: An env Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.13 Exercise: Message Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.14 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3 Processes in UNIX 59
3.1 Process Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2 ProcessState . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3 UNIX Process Creation and fork . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4 The wait Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.5 The exec Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Background Processes and Daemons . . . . . . . . . . . . . . 84
3.7 Critical Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.8 Exercise: Process Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.9 Exercise: Process Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.10 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4 UNIX I/O 91
4.1 DeviceTerminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 Reading and Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.3 OpeningandClosingFiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4 The select Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5 The pollFunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.6 File Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.7 Filters and Redirection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.8 FileControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.9 Exercise: Atomic Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.10 Exercise: A cat Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5 Files and Directories 145
5.1 UNIXFileSystemNavigation . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.2 Directory Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.3 UNIX File System Implementation . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.4 Hard Links and Symbolic Links . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.5 Exercise: The which Command . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.6 Exercise: Biffing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.7 Exercise: News biff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.8 Exercise: Traversing Directories . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.9 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6 UNIX Special Files 183
6.1 Pipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.2 Pipelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
6.3 FIFOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.4 Pipes and the Client-Server Model . . . . . . . . . . . . . . . 196
6.5 TerminalControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
6.6 AudioDevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
6.7 Exercise:Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
6.8 Exercise: Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.9 Exercise: The stty Command . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.10 Exercise: Client-Server Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7 Project: The Token Ring 225
7.1 RingTopology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
7.2 RingFormation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
7.3 RingExploration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
7.4 SimpleCommunication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.5 MutualExclusionwithTokens . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.6 MutualExclusionbyVoting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.7 Leader Election on an Anonymous Ring . . . . . . . . . . . . 239
7.8 TokenRingforCommunication . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
7.9 Pipelined Preprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
7.10 Parallel Ring Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
7.11 FlexibleRing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
7.12 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
II Asynchronous Events 253
8 Signals 255
8.1 BasicSignalConcepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.2 GeneratingSignals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.3 Manipulating Signal Masks and Signal Sets . . . . . . . . . . 261
8.4 Catching and Ignoring Signals—sigaction . . . . . . . . . 267
8.5 Waiting for Signals—pause, sigsuspend and sigwait 273
8.6 Handling Signals: Errors and Async-signal Safety . . . . . . . 283
8.7 Program Control with siglongjmp and sigsetjmp . . . 286
8.8 Programming with Asynchronous I/O . . . . . . . . . . . . . 288
8.9 Exercise:DumpingStatistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.10 Exercise: Spooling a Slow Device . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
9 Times and Timers 301
9.1 POSIXTimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
9.2 SleepFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
9.3 POSIX:XSI IntervalTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
9.4 Realtime Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
9.5 POSIX:TMRIntervalTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
9.6 Timer Drift, Overruns and Absolute Time . . . . . . . . . . . 329
9.7 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
10 Project: Virtual Timers 341
10.1 ProjectOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
10.2 SimpleTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
10.3 Setting One of Five Single Timers . . . . . . . . . . . . . . . 347
10.4 Using Multiple Timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
10.5 A Robust Implementation of Multiple Timers . . . . . . . . . 363
10.6 POSIX:TMRTimer Implementation . . . . . . . . . . . . . . 367
10.7 mycron, a Small Cron Facility . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
10.8 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
11 Project: Cracking Shells 369
11.1 BuildingaSimpleShell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.2 Redirection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
^ 收 起
I Fundamentals 1
1 Technology’s Impact on Programs 3
1.1 TerminologyofChange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Time andSpeed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Multiprogramming and Time Sharing . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Concurrency at the Applications Level . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Security and Fault Tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6 Buffer Overflows for Breaking and Entering . . . . . . . . . . 14
1.7 UNIXStandards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.8 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2 Programs, Processes and Threads 21
2.1 How a Program Becomes a Process . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2 Threads andThreadofExecution . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Layout of a Program Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4 LibraryFunctionCalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5 Function Return Values and Errors . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 ArgumentArrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.7 Thread-SafeFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.8 UseofStaticVariables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.9 StructureofStaticObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.10 Process Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.11 Process Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.12 Exercise: An env Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.13 Exercise: Message Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.14 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3 Processes in UNIX 59
3.1 Process Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2 ProcessState . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3 UNIX Process Creation and fork . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4 The wait Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.5 The exec Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Background Processes and Daemons . . . . . . . . . . . . . . 84
3.7 Critical Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.8 Exercise: Process Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.9 Exercise: Process Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.10 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4 UNIX I/O 91
4.1 DeviceTerminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 Reading and Writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.3 OpeningandClosingFiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4 The select Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5 The pollFunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.6 File Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
4.7 Filters and Redirection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.8 FileControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
4.9 Exercise: Atomic Logging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.10 Exercise: A cat Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5 Files and Directories 145
5.1 UNIXFileSystemNavigation . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.2 Directory Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
5.3 UNIX File System Implementation . . . . . . . . . . . . . . . 158
5.4 Hard Links and Symbolic Links . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.5 Exercise: The which Command . . . . . . . . . . . . . . . 173
5.6 Exercise: Biffing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.7 Exercise: News biff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.8 Exercise: Traversing Directories . . . . . . . . . . . . . . . . 179
5.9 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6 UNIX Special Files 183
6.1 Pipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.2 Pipelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
6.3 FIFOs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.4 Pipes and the Client-Server Model . . . . . . . . . . . . . . . 196
6.5 TerminalControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
6.6 AudioDevice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
6.7 Exercise:Audio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
6.8 Exercise: Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.9 Exercise: The stty Command . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.10 Exercise: Client-Server Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7 Project: The Token Ring 225
7.1 RingTopology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
7.2 RingFormation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
7.3 RingExploration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
7.4 SimpleCommunication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.5 MutualExclusionwithTokens . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.6 MutualExclusionbyVoting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.7 Leader Election on an Anonymous Ring . . . . . . . . . . . . 239
7.8 TokenRingforCommunication . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
7.9 Pipelined Preprocessor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
7.10 Parallel Ring Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
7.11 FlexibleRing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
7.12 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
II Asynchronous Events 253
8 Signals 255
8.1 BasicSignalConcepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.2 GeneratingSignals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.3 Manipulating Signal Masks and Signal Sets . . . . . . . . . . 261
8.4 Catching and Ignoring Signals—sigaction . . . . . . . . . 267
8.5 Waiting for Signals—pause, sigsuspend and sigwait 273
8.6 Handling Signals: Errors and Async-signal Safety . . . . . . . 283
8.7 Program Control with siglongjmp and sigsetjmp . . . 286
8.8 Programming with Asynchronous I/O . . . . . . . . . . . . . 288
8.9 Exercise:DumpingStatistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.10 Exercise: Spooling a Slow Device . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.11 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
9 Times and Timers 301
9.1 POSIXTimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
9.2 SleepFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
9.3 POSIX:XSI IntervalTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
9.4 Realtime Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
9.5 POSIX:TMRIntervalTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
9.6 Timer Drift, Overruns and Absolute Time . . . . . . . . . . . 329
9.7 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
10 Project: Virtual Timers 341
10.1 ProjectOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
10.2 SimpleTimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
10.3 Setting One of Five Single Timers . . . . . . . . . . . . . . . 347
10.4 Using Multiple Timers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
10.5 A Robust Implementation of Multiple Timers . . . . . . . . . 363
10.6 POSIX:TMRTimer Implementation . . . . . . . . . . . . . . 367
10.7 mycron, a Small Cron Facility . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
10.8 AdditionalReading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
11 Project: Cracking Shells 369
11.1 BuildingaSimpleShell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.2 Redirection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
^ 收 起
无（影印版无译者……………………………………………………………………………………………………………………） Kay A. Robbins , Steve Robbins （凯罗·宾斯，史蒂夫·罗宾斯）拥有麻省理工学院博士学位，就任于德州大学圣安东尼奥分校计算机学院。
本书是一本基于*UNIX 标准的完备的参考书，对UNIX 编程的要点进行了清晰易懂的介绍，从一些用于说明如何使用系统调用的短小代码段开始，逐渐过渡到能帮助读者扩展自己技能水平的实际项目中。书中对通信、并发和线程问题进行了深入探讨，对复杂的概念，例如信号和并发，进行了全面且清晰的解释。本书还覆盖了与文件、信号、信号量、POSIX 线程和客户机—服务器通信相关的内容。书中不仅提供了大量实例和练习，还专门设计了有针对性的项目并给出了参考答案。
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