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Linux C编程一站式学习
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Linux C编程一站式学习

宋劲杉

北京亚嵌教育研究中心

<songjinshan AT akaedu DOT org>

版权 © 2008, 2009 宋劲杉, 北京亚嵌教育研究中心

Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or any later version published by the Free Software Foundation; with the Invariant Sections being 前言, with no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in 附录 B, GNU Free Documentation License Version 1.3, 3 November 2008.

2009.6.23

修订历史
修订 0.6	2009.2.27
添加了GFDL许可证，正式网络发布。第三部分还很粗糙，错误也有不少，有待改进。第一部分和第二部分已经比较成熟，第二部分还差三章没写。
修订 0.7	2009.4.24
全书的章节基本完成，但有些章节还很不完善。

目录

I. C语言入门

1. 程序的基本概念

1. 程序和编程语言
2. 自然语言和形式语言
3. 程序的调试
4. 第一个程序

2. 常量、变量和表达式

1. 继续Hello World
2. 常量
3. 变量
4. 赋值
5. 表达式
6. 字符类型与字符编码

3. 简单函数

1. 数学函数
2. 自定义函数
3. 形参和实参
4. 全局变量、局部变量和作用域

4. 分支语句

1. if语句
2. if/else语句
3. 布尔代数
4. switch语句

5. 深入理解函数

1. return语句
2. 增量式开发
3. 递归

6. 循环语句

1. while语句
2. do/while语句
3. for语句
4. break和continue语句
5. 嵌套循环
6. goto语句和标号

7. 结构体

1. 复合类型与结构体
2. 数据抽象
3. 数据类型标志
4. 嵌套结构体

1. 数组的基本概念
2. 数组应用实例：统计随机数
3. 数组应用实例：直方图
4. 字符串
5. 多维数组

9. 编码风格

1. 缩进和空白
2. 注释
3. 标识符命名
4. 函数
5. indent工具

1. 单步执行和跟踪函数调用
2. 断点
3. 观察点
4. 段错误

11. 排序与查找

1. 算法的概念
2. 插入排序
3. 算法的时间复杂度分析
4. 归并排序
5. 线性查找
6. 折半查找

12. 栈与队列

1. 数据结构的概念
2. 堆栈
3. 深度优先搜索
4. 队列与广度优先搜索
5. 环形队列

13. 本阶段总结

II. C语言本质

14. 计算机中数的表示

1. 为什么计算机用二进制计数

2. 不同进制之间的换算

3. 整数的加减运算

3.1. Sign and Magnitude表示法
3.2. 1's Complement表示法
3.3. 2's Complement表示法
3.4. 有符号数和无符号数

4. 浮点数

15. 数据类型详解

2. 浮点型

3. 类型转换

3.1. Integer Promotion
3.2. Usual Arithmetic Conversion
3.3. 由赋值产生的类型转换
3.4. 强制类型转换
3.5. 编译器如何处理类型转换

16. 运算符详解

1. 位运算

1.1. 按位与、或、异或、取反运算
1.2. 移位运算
1.3. 掩码
1.4. 异或运算的一些特性

2. 其它运算符

2.1. 复合赋值运算符
2.2. 条件运算符
2.3. 逗号运算符
2.4. sizeof运算符与typedef类型声明

3. Side Effect与Sequence Point

4. 运算符总结

17. 计算机体系结构基础

1. 内存与地址
2. CPU
3. 设备
4. MMU
5. Memory Hierarchy

18. x86汇编程序基础

1. 最简单的汇编程序

2. x86的寄存器

3. 第二个汇编程序

4. 寻址方式

5. ELF文件

5.1. 目标文件
5.2. 可执行文件

19. 汇编与C之间的关系

1. 函数调用
2. main函数和启动例程
3. 变量的存储布局
4. 结构体和联合体
5. C内联汇编
6. volatile限定符

20. 链接详解

1. 多目标文件的链接

2. 定义和声明

2.1. extern和static关键字
2.2. 头文件
2.3. 定义和声明的详细规则

3. 静态库

4. 共享库

4.1. 编译、链接、运行
4.2. 动态链接的过程
4.3. 共享库的命名惯例

5. 虚拟内存管理

21. 预处理

1. 预处理的步骤

2. 宏定义

2.1. 函数式宏定义
2.2. 内联函数
2.3. #、##运算符和可变参数
2.4. 宏展开的步骤

3. 条件预处理指示

4. 其它预处理特性

22. Makefile基础

1. 基本规则
2. 隐含规则和模式规则
3. 变量
4. 自动处理头文件的依赖关系
5. 常用的make命令行选项

1. 指针的基本概念
2. 指针类型的参数和返回值
3. 指针与数组
4. 指针与const限定符
5. 指针与结构体
6. 指向指针的指针与指针数组
7. 指向数组的指针与多维数组
8. 函数类型和函数指针类型
9. 不完全类型和复杂声明

24. 函数接口

1. 本章的预备知识

1.1. strcpy与strncpy
1.2. malloc与free

2. 传入参数与传出参数

3. 两层指针的参数

4. 返回值是指针的情况

5. 回调函数

6. 可变参数

25. C标准库

1. 字符串操作函数

1.1. 初始化字符串
1.2. 取字符串的长度
1.3. 拷贝字符串
1.4. 连接字符串
1.5. 比较字符串
1.6. 搜索字符串
1.7. 分割字符串

2. 标准I/O库函数

2.1. 文件的基本概念
2.2. fopen/fclose
2.3. stdin/stdout/stderr
2.4. errno与perror函数
2.5. 以字节为单位的I/O函数
2.6. 操作读写位置的函数
2.7. 以字符串为单位的I/O函数
2.8. 以记录为单位的I/O函数
2.9. 格式化I/O函数
2.10. C标准库的I/O缓冲区
2.11. 本节综合练习

3. 数值字符串转换函数

4. 分配内存的函数

26. 链表、二叉树和哈希表

1.1. 单链表
1.2. 双向链表
1.3. 静态链表
1.4. 本节综合练习

2. 二叉树

2.1. 二叉树的基本概念
2.2. 排序二叉树

3. 哈希表

27. 本阶段总结

III. Linux系统编程

28. 文件与I/O

1. 汇编程序的Hello world
2. C标准I/O库函数与Unbuffered I/O函数
3. open/close
4. read/write
5. lseek
6. fcntl
7. ioctl
8. mmap

29. 文件系统

2. ext2文件系统

2.1. 总体存储布局
2.2. 实例剖析
2.3. 数据块寻址
2.4. 文件和目录操作的系统函数

3.1. 内核数据结构
3.2. dup和dup2函数

2. 环境变量

3. 进程控制

3.1. fork函数
3.2. exec函数
3.3. wait和waitpid函数

4. 进程间通信

4.1. 管道
4.2. 其它IPC机制

5. 练习：实现简单的Shell

31. Shell脚本

1. Shell的历史

2. Shell如何执行命令

2.1. 执行交互式命令
2.2. 执行脚本

3. Shell的基本语法

3.1. 变量
3.2. 文件名代换（Globbing）：* ? []
3.3. 命令代换：`或 $()
3.4. 算术代换：$(())
3.5. 转义字符\
3.6. 单引号
3.7. 双引号

4. bash启动脚本

4.1. 作为交互登录Shell启动，或者使用--login参数启动
4.2. 以交互非登录Shell启动
4.3. 非交互启动
4.4. 以sh命令启动

5. Shell脚本语法

5.1. 条件测试：test [
5.2. if/then/elif/else/fi
5.3. case/esac
5.4. for/do/done
5.5. while/do/done
5.6. 位置参数和特殊变量
5.7. 函数

6. Shell脚本的调试方法

32. 正则表达式

1. 引言
2. 基本语法
3. sed
4. awk
5. 练习：在C语言中使用正则表达式

1. 信号的基本概念

2. 产生信号

2.1. 通过终端按键产生信号
2.2. 调用系统函数向进程发信号
2.3. 由软件条件产生信号

3. 阻塞信号

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
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

1.1. 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

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

2. 以太网(RFC 894)帧格式

3. ARP数据报格式

4. IP数据报格式

5. IP地址与路由

6. UDP段格式

7. TCP协议

7.1. 段格式
7.2. 通讯时序
7.3. 流量控制

37. socket编程

1. 预备知识

1.1. 网络字节序
1.2. socket地址的数据类型及相关函数

2. 基于TCP协议的网络程序

2.1. 最简单的TCP网络程序
2.2. 错误处理与读写控制
2.3. 把client改为交互式输入
2.4. 使用fork并发处理多个client的请求
2.5. setsockopt
2.6. 使用select

3. 基于UDP协议的网络程序

4. UNIX Domain Socket IPC

5. 练习：实现简单的Web服务器

5.1. 基本HTTP协议
5.2. 执行CGI程序

A. 字符编码

1. ASCII码
2. Unicode和UTF-8
3. 在Linux C编程中使用Unicode和UTF-8

B. GNU Free Documentation License Version 1.3, 3 November 2008

参考书目

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