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【Linux】系统调用和库函数汇总整理

article 2024/11/22 16:26:36

Linux系统调用和库函数是操作系统和应用程序之间的重要接口。系统调用允许应用程序与内核进行交互，而库函数则为开发者提供了更高层次的抽象和更友好的接口。下面是对Linux系统调用和库函数的详细汇总整理。

系统调用

系统调用是操作系统提供的一组接口，允许用户空间的应用程序请求内核执行特定的任务。系统调用通常涉及内核态和用户态之间的上下文切换。

文件操作

open():
- int open(const char *pathname, int flags[, ...]): 打开或创建文件。
- 参数pathname指定文件路径，flags指定打开模式。
close():
- int close(int filedes): 关闭文件描述符。
- 参数filedes是文件描述符。
read():
- ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbyte): 从文件描述符读取数据。
- 参数filedes是文件描述符，buf是缓冲区指针，nbyte是要读取的字节数。
write():
- ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbyte): 向文件描述符写入数据。
- 参数filedes是文件描述符，buf是缓冲区指针，nbyte是要写入的字节数。
lseek():
- off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence): 移动文件位置指示器。
- 参数filedes是文件描述符，offset是偏移量，whence指定计算偏移量的基准。
fstat():
- int fstat(int filedes, struct stat *buf): 获取文件的状态。
- 参数filedes是文件描述符，buf是存放状态信息的结构体指针。
fstatfs():
- int fstatfs(int filedes, struct statfs *buf): 获取文件系统的状态。
- 参数filedes是文件描述符，buf是存放状态信息的结构体指针。
mkdir():
- int mkdir(const char *pathname, mode_t mode): 创建目录。
- 参数pathname指定目录路径，mode指定权限掩码。
rmdir():
- int rmdir(const char *pathname): 删除空目录。
- 参数pathname指定目录路径。
rename():
- int rename(const char *oldpath, const char *newpath): 重命名文件或目录。
- 参数oldpath和newpath分别指定旧路径和新路径。
unlink():
- int unlink(const char *pathname): 删除文件。
- 参数pathname指定文件路径。

进程控制

fork():
- pid_t fork(void): 创建子进程。
- 返回值：在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。
vfork():
- pid_t vfork(void): 类似于fork()，但在子进程中执行完_exit()或longjmp()前，父进程会被阻塞。
- 返回值：同fork()。
execve():
- int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]): 执行新的程序。
- 参数filename指定程序路径，argv是参数数组，envp是环境变量数组。
wait():
- pid_t wait(int *status): 等待任意一个子进程结束，并获取其状态。
- 参数status可以通过宏如WIFEXITED()、WEXITSTATUS()等解析进程的状态。
waitpid():
- pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options): 等待指定的子进程结束，并获取其状态。
- 参数pid可以指定等待哪个子进程；options可以指定等待的行为，如WNOHANG表示非阻塞等待。
exit():
- void _exit(int status): 终止进程。
- 参数status是退出状态。

内存管理

mmap():
- void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset): 映射文件或设备到进程的地址空间。
- 参数addr是映射起始地址，length是映射长度，prot是保护标志，flags是映射标志，fd是文件描述符，offset是文件偏移量。
munmap():
- int munmap(void *addr, size_t length): 取消映射。
- 参数addr是映射起始地址，length是映射长度。

网络通信

socket():
- int socket(int domain, int type, int protocol): 创建套接字。
- 参数domain指定地址家族，type指定套接字类型，protocol指定协议。
bind():
- int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen): 绑定套接字到特定的地址和端口。
- 参数sockfd是套接字描述符，addr是指向地址结构的指针，addrlen是地址结构的长度。
listen():
- int listen(int sockfd, int backlog): 将套接字置于监听状态。
- 参数sockfd是套接字描述符，backlog是连接队列的最大长度。
accept():
- int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen): 接受客户端的连接请求。
- 参数sockfd是监听套接字描述符，addr和addrlen用于返回客户端的地址信息。
connect():
- int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen): 连接到服务器。
- 参数sockfd是套接字描述符，addr和addrlen指定服务器的地址信息。
send():
- ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags): 向套接字发送数据。
- 参数sockfd是套接字描述符，buf是指向数据缓冲区的指针，len是数据长度，flags可以指定一些选项。
recv():
- ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags): 从套接字接收数据。
- 参数sockfd是套接字描述符，buf是指向数据缓冲区的指针，len是数据长度，flags可以指定一些选项。

时间和日期

time():
- time_t time(time_t *timer): 获取当前时间。
- 参数timer可以指定存放时间的变量，如果为NULL，则返回当前时间。
clock_gettime():
- int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp): 获取当前时间或进程时间。
- 参数clk_id指定要获取的时间类型，tp是存放时间信息的结构体指针。
nanosleep():
- int nanosleep(const struct timespec *rqtp, struct timespec *rmtp): 休眠指定的时间。
- 参数rqtp指定要求的睡眠时间，rmtp用于返回剩余的未完成的睡眠时间。

信号处理

kill():
- int kill(pid_t pid, int sig): 发送信号给指定的进程。
- 参数pid指定进程ID，sig指定信号类型。
raise():
- int raise(int sig): 发送信号给当前进程。
- 参数sig指定信号类型。
pause():
- int pause(void): 暂停当前进程，直到接收到信号。
sigaction():
- int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact): 设置信号处理函数和信号行为。
- 参数signum指定信号编号，act指定新的信号处理行为，oldact用于返回旧的行为。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何在 Linux 系统上使用 C 语言的系统调用来创建文件、写入内容、然后读取文件内容：

1#include <unistd.h>
2#include <fcntl.h>
3#include <stdio.h>
4#include <stdlib.h>
5#include <string.h>
6
7int main() {
8    int filedes;
9    char filename[] = "example.txt";
10    char buffer[] = "Hello, World!";
11    char read_buffer[1024] = {0};
12
13    // 创建或打开文件
14    filedes = open(filename, O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
15    if (filedes == -1) {
16        perror("无法打开文件");
17        exit(EXIT_FAILURE);
18    }
19
20    // 写入文件
21    ssize_t bytes_written = write(filedes, buffer, strlen(buffer));
22    if (bytes_written == -1) {
23        perror("无法写入文件");
24        close(filedes);
25        exit(EXIT_FAILURE);
26    }
27
28    // 移动文件位置指示器到文件开头
29    lseek(filedes, 0, SEEK_SET);
30
31    // 读取文件内容
32    ssize_t bytes_read = read(filedes, read_buffer, sizeof(read_buffer) - 1);
33    if (bytes_read == -1) {
34        perror("无法读取文件");
35        close(filedes);
36        exit(EXIT_FAILURE);
37    }
38    read_buffer[bytes_read] = '\0';  // 确保字符串以空字符结尾
39    printf("文件内容: %s\n", read_buffer);
40
41    // 关闭文件
42    if (close(filedes) == -1) {
43        perror("无法关闭文件");
44        exit(EXIT_FAILURE);
45    }
46
47    return 0;
48}

库函数

库函数是编译器提供的标准库或第三方库中封装好的函数，它们通常是对系统调用的封装，提供更高级别的抽象和更友好的接口。

文件操作

fopen():
- FILE *fopen(const char *path, const char *mode): 打开文件。
- 参数path指定文件路径，mode指定打开模式。
fclose():
- int fclose(FILE *stream): 关闭文件流。
- 参数stream是文件流指针。
fread():
- size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream): 从文件读取数据。
- 参数ptr是缓冲区指针，size是每个元素的大小，nitems是元素数量，stream是文件流指针。
fwrite():
- size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream): 向文件写入数据。
- 参数ptr是缓冲区指针，size是每个元素的大小，nitems是元素数量，stream是文件流指针。
fseek():
- int fseek(FILE *stream, long offset, int whence): 移动文件位置指示器。
- 参数stream是文件流指针，offset是偏移量，whence指定计算偏移量的基准。
ftell():
- long ftell(FILE *stream): 获取当前文件位置指示器的位置。
- 参数stream是文件流指针。
ferror():
- int ferror(FILE *stream): 检查错误状态。
- 参数stream是文件流指针。
feof():
- int feof(FILE *stream): 检查是否到达文件末尾。
- 参数stream是文件流指针。

字符串处理

strlen():
- size_t strlen(const char *s): 计算字符串长度。
- 参数s是字符串指针。
strcpy():
- char *strcpy(char *dest, const char *src): 复制字符串。
- 参数dest和src分别是目标和源字符串指针。
strcat():
- char *strcat(char *dest, const char *src): 连接字符串。
- 参数dest和src分别是目标和源字符串指针。
strcmp():
- int strcmp(const char *s1, const char *s2): 比较字符串。
- 参数s1和s2是字符串指针。
sprintf():
- size_t sprintf(char *str, const char *format, ...): 格式化输出到字符串。
- 参数str是字符串指针，format是格式字符串。

数学函数

sqrt():
- double sqrt(double x): 计算平方根。
- 参数x是双精度浮点数。
sin():
- double sin(double x): 计算正弦值。
- 参数x是双精度浮点数。
cos():
- double cos(double x): 计算余弦值。
- 参数x是双精度浮点数。
exp():
- double exp(double x): 计算指数函数。
- 参数x是双精度浮点数。
log():
- double log(double x): 计算自然对数。
- 参数x是双精度浮点数。

内存操作

malloc():
- void *malloc(size_t size): 分配内存。
- 参数size是内存大小。
free():
- void free(void *ptr): 释放内存。
- 参数ptr是内存指针。
memcpy():
- void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n): 复制内存区域。
- 参数dest和src分别是目标和源指针，n是复制的字节数。
memset():
- void *memset(void *ptr, int value, size_t num): 设置内存区域的内容。
- 参数ptr是内存指针，value是填充值，num是字节数。
realloc():
- void *realloc(void *ptr, size_t size): 重新分配内存。
- 参数ptr是内存指针，size是新内存大小。