Linux 환경 프로그래밍에서 이해해야 할 몇 가지 개념

초보자의 경우 Linux 환경에서 프로그래밍하려면 코드를 더 잘 작성하고 비즈니스 기능을 구현하기 위해 몇 가지 중요한 개념을 심층적으로 이해해야 합니다. 아래에서는 중요하고 일반적으로 사용되는 몇 가지 지식 포인트를 소개합니다. 이러한 개념을 익히면 향후 코딩 시 혼란을 피할 수 있습니다.

시스템 호출

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모든 운영 체제의 커널에는 일부 시스템 수준 기능을 완료하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 내장 기능이 있습니다. Linux 시스템에서는 이러한 기능을 "시스템 호출"이라고 합니다. 이는 사용자 공간에서 커널 공간으로의 전환을 나타냅니다.

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메시지를 받았습니다. 초보자의 경우 Linux 환경에서 프로그래밍하려면 코드를 더 잘 작성하고 비즈니스 기능을 구현하기 위해 몇 가지 중요한 개념을 깊이 이해해야 합니다. 아래에서는 중요하고 일반적으로 사용되는 몇 가지 지식 포인트를 소개합니다. 이러한 개념을 익히면 향후 코딩 시 혼란을 피할 수 있습니다. ## 시스템 호출 > ❝ > > 모든 운영 체제의 커널에는 일부 시스템 수준 기능을 완료하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 내장 함수가 있습니다. Linux 시스템에서는 이러한 함수를 "시스템 호출"이라고 합니다. ) . 이는 사용자 공간에서 커널 공간으로의 전환을 나타냅니다. > > ❞

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• 시스템 호출은 Linux 운영 체제에서 제공하는 서비스이며 애플리케이션과 커널(우리가 함수라고 부르는 것) 간의 통신을 작성하기 위한 인터페이스입니다. 일반 함수 호출에 비해 시스템 호출의 성능 소모는 상대적으로 큽니다. 따라서 프로그램이 성능을 추구하는 동안에는 시스템 호출을 피하십시오.
• 사용자 모드 프로그램은 기본적으로 스택을 통해 매개변수를 전달합니다. 시스템 호출의 경우 커널 모드와 사용자 모드는 서로 다른 스택을 사용하므로 시스템 호출 매개변수는 레지스터를 통해서만 전달됩니다.

IO 운영

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IO란 일반 용어로는 입력과 출력을 의미합니다

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• IO는 표준 IO와 파일 IO로 구분됩니다. 우리가 흔히 사용하는 scanf, printf, getchar, putchar, gets, puts는 모두 표준 입출력입니다. Linux 시스템에서는 모든 것이 파일이므로 파일 IO 작업에는 표준 IO와 Linux 프로그래밍의 파일 IO라는 두 가지 유형이 있습니다. 표준 IO는 버퍼링된 IO이며 라이브러리 기능에 속하지만, 파일 IO는 버퍼링되지 않고 시스템 호출에 속합니다.

표준 IO:

으아악

파일 IO:

1.文件IO是POSIX提供的一组函数

2.只能运行在可移植操作系统中，不能跨平台

3.没有缓冲机制

4.文件描述符是一个非负整数，每打开一个文件，系统会自动分配一个文件描述符（即从系统最小的且没有被用的描述符来分配）

原子操作

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原子在化学课程中是不可再分的颗粒。而对于Linux系统来说所谓原子操作是为了确保对一个整型数据的更改具有排他性。原子操作就是要么不执行，一旦执行就会执行完成，是不可被打断的一个，或一系列的动作，即在完成任务前不会被其他事件所打断，就像原子不可被分割成颗粒一样。单处理中，可以用单条指令完成的指令可以被看成是一个原子操作。软件中的原子操作依赖于硬件原子操作的支持。当然原子操作，也可以当引用计数使用。

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• 原子操作其实本质上和锁实现同样的功能，都是为了保护共享对象，它具有原子性，和顺序性。原子性确保指令执行期间不被打断，要么全部执行，要么根本不执行。而顺序性确保即使两条或多条指令出现在独立的执行线程中，甚至独立的处理器上，它们本该执行的顺序依然要保持。

线程安全

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所谓线程安全，就是指代码可以在多线程环境下安全地执行，输出我们想要的结果。即符合正确的逻辑，是程序员期望的正常执行结果。为了实现线程安全，Linux系统提供一些列的方法，或者只能使用局部变量或资源，或者就是利用锁等同步机制，来实现全局变量或资源的访问。

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• 线程安全在Linux环境编程中极其重要，我们不仅要了解概念，更重要的是要在实际的编程中学会实现线程安全方式。下面来看一个简单的例子：

#include 
#include 
#include 

static int nCnt = 0;

void * Thread(void * arg)
{
    for (int i = 0; i return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t t1;
    pthread_t t2;

    /* 创建两个线程 */
    pthread_create(&t1, NULL, thread, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, thread, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);

    printf("nCnt is %d by threads\n", nCnt);

    return 0;
}

• 大家看出上面例子的问题了吗？
• 对，没错，在此例子中我们创建了两个线程，线程函数是同一个函数，在线程函数中是对全局变量nCnt的自增操作。这个例子中输出结果和我们想要的是不一样，就是因为nCnt执行指令并不是原子的，两个个线程对nCnt的并发访问出现了问题。我们利用锁就可以解决此问题。

阻塞与非阻塞

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Linux环境编程中的阻塞与非阻塞，都是指I/O操作。而所有的I/O系统调用默认都是阻塞的。那什么是阻塞？ 阻塞的系统调用是指当进行系统调用时除非出错或被信号打断，那么系统调用将会一直陷入内核态直到调用完成。非阻塞的系统调用是指无论I/O操作成功与否，调用都会立刻返回。阻塞和非阻塞IO是访问设备的两种模式，驱动程序可以灵活的支持这两种用户空间对设备的访问方式。

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• 阻塞操作是指在执行操作时，若不能获得资源，则阻塞进程直到满足条件再进行操作。被阻塞的进程进入睡眠状态，被调度器的运行队列移走，直到等待的条件满足
• 非阻塞是指在进行操作时，若不能获得资源，他要么放弃，要么返回后重新查询，直到可以进行操作为止。
• 当数据准备好时二者的模式相同，即IO操作都是将进程阻塞，直到IO操作完成
• 阻塞、非阻塞是设备文件、网络文件的属性

同步与异步

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同步与异步，也是指I/O操作。POSIX定义如下：A synchronous I/O operation causes the requesting process to beblocked until that I/O operation completes An asynchronous I/O operation does not cause the requesting processto be blocked

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• 둘의 차이점은 동기식 IO가 프로세스를 차단하지 않는다는 것입니다IO操作时会将进程阻塞，而异步IO做IO操作
블로킹, 비블로킹, 동기, 비동기를 합치면 필연적으로 혼란이 발생합니다. 동기화는 차단을 의미하고 비동기는 비차단을 의미합니까? 실제로 I/O 작업에서는 서로 다른 개념입니다. 동기화는 차단 또는 비차단일 수 있으며 일반적으로 사용되는 Linux I/O 호출은 실제로 동기식입니다. 여기서 동기화 및 비동기성은 I/O 데이터 복사가 동기적으로 실행되는지 여부를 나타냅니다.
시스템 호출 읽기를 예로 들어 보겠습니다. 블로킹 읽기는 읽기가 반환될 때까지 커널 상태로 유지됩니다. 비차단 읽기는 데이터가 준비되지 않은 경우 직접 반환되며, 데이터가 있으면 읽기가 완료될 때까지 비차단 읽기도 커널 상태로 유지됩니다. 완전한. 이 읽기는 동기 작업입니다. 즉, I/O 완료는 현재 실행 프로세스에서 동기적으로 완료됩니다. 비동기식인 경우 I/O 작업은 시스템 호출과 동기적으로 완료되지 않습니다. 호출이 반환된 후에는 I/O 작업이 완료되지 않습니다. 대신 운영 체제나 특정 스레드가 실제 I/O 작업을 담당하고 완료 후 원래 스레드에 알림이 전달됩니다.

위 내용은 Linux 환경 프로그래밍에서 이해해야 할 몇 가지 개념의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!