posix 與 ansi c

文章目錄

• 標準 (ANSI C, POSIX, SVID, XPG, ...)
• 線上文檔 (man, info, HOW-TO, ...)
• 庫和標頭檔的儲存位置

標準 (ANSI C, POSIX, SVID, XPG, ...)

• ANSI C：這一標準是 ANSI（美國國家標準局）於 1989 年制定的 C 語言標準。
  後來被 ISO（國際標準組織）接受為標準，因此也稱為 ISO C。
  ANSI C 的目標是為各種作業系統上的 C 程式提供可移植性保證，而不僅僅限於 UNIX。
  該標準不僅定義了 C 程式設計語言的語發和語義，而且還定義了一個標準庫。這個庫可以根據
  標頭檔劃分為 15 個部分，其中包括：字元類型 (<ctype.h>)、錯誤碼 (<errno.h>)、
  浮點常數 (<float.h>)、數學常數 (<math.h>)、標準定義 (<stddef.h>)、
  標準 I/O (<stdio.h>)、工具函數 (<stdlib.h>)、字串操作 (<string.h>)、
  時間和日期 (<time.h>)、可變參數表 (<stdarg.h>)、訊號 (<signal.h>)、
  非局部跳轉 (<setjmp.h>)、本地資訊 (<local.h>)、程式斷言 (<assert.h>)
  等等。
• POSIX：該標準最初由 IEEE 開發的標準族，部分已經被 ISO 接受為國際標準。該標準的具體內容
  見 1.1.3。POSIX.1 和 POSIX.2 分別定義了 POSIX 相容作業系統的 C 語言系統介面
  以及 shell 和工具標準。這兩個標準是通常提到的標準。POSIX 表示可移植作業系統介面（Portable Operating System Interface ，縮寫為 POSIX 是為了讀音更
  像 UNIX）。電氣和電子工程師協會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）
  最初開發 POSIX 標準，是為了提高 UNIX 環境下應用程式的可移植性。然而，POSIX 並不局限於 UNIX。
  許多其它的作業系統，例如 DEC OpenVMS 和 Microsoft Windows NT，都支援 POSIX 標準，尤其是
  IEEE Std. 1003.1-1990（1995 年修訂）或 POSIX.1，POSIX.1 提供了原始碼層級的 C 語言應用編程
  介面（API）給作業系統的服務程式，例如讀寫檔案。POSIX.1 已經被國際標準組織（International
  Standards Organization，ISO）所接受，被命名為 ISO/IEC 9945-1:1990 標準。
• 
  
• SVID：System V 的介面描述。System V 介面描述（SVID）是描述 AT&&;T Unix System V 操作
  系統的文檔，是對 POSIX 標準的擴充超集。

• XPG：X/Open 可移植性指南。X/Open 可移植性指南（由 X/Open Company, Ltd.出版），
  是比 POSIX 更為一般的標準。X/Open 擁有 Unix 的著作權，而 XPG 則指定成為 Unix
  作業系統必須滿足的要求。

Glibc

眾所周知，C 語言並沒有為常見的操作，例如輸入/輸出、記憶體管理，字串操作等提供內建的支援。
相反，這些功能一般由標準的“函數庫”來提供。GNU 的 C 函數庫，即 glibc，是 Linux 上最重要的
函數庫，它定義了 ISO C 標準指定的所有的庫函數，以及由 POSIX 或其他 UNIX 作業系統
統變種指定的附加特色，還包括有與 GNU 系統相關的擴充。目前，流行的 Linux 系統使用 glibc 2.0
以上的版本。glibc 基於如下標準：

• ISO C: C 程式設計語言的國際標準，即 ANSI C。
• POSIX：GNU C 函數庫實現了 ISO/IEC 9945-1:1996 （POSIX 系統API，
  即 POSIX.1）指定的所有函數。該標準是對 ISO C 的擴充，包括檔案系統介面原
  語、裝置相關的終端控制函數以及進程式控制制函數。同時，GUN C 函數庫還支援部分由
  ISO/IEC 9945-2:1993（POSIX Shell 和 工具標準，即 POSIX.2）指定的函數，
  其中包括用於處理Regex和模式比對的函數。
• Berkeley Unix：BSD 和 SunOS。GNU C 函數庫定義了某些 UNIX 版本中尚未標準化的函數，
  尤其是 4.2 BSD, 4.3 BSD, 4.4 BSD Unix 系統（即“Berkeley Unix”)以及“SunOS”
  （流行的 4.2 BSD 變種，其中包含有某些 Unix System V 的功能）。BSD 函數包括
  符號連結、select 函數、BSD 訊號處理函數以及通訊端等等。
• SVID：System V 的介面描述。GNU C 函數庫定義了大多數由 SVID 指定而未被 ISO C
  和 POSIX 標準指定的函數。來自 System V 的支援函數包括處理序間通訊和共用記憶體、
  hsearch 和 drand48 函數族、fmtmsg 以及一些數學函數。
• XPG：X/Open 可移植性指南。GNU C 函數庫遵循 X/Open 可移植性指南（Issue 4.2）
  以及所有的 XSI（X/Open 系統介面）相容系統的擴充，同時也遵循所有的 X/Open Unix
  擴充。

系統調用

系統調用是作業系統提供給外部程式的介面。在 C 語言中，作業系統的系統調用通常通過
函數調用的形式完成，這是因為這些函數封裝了系統調用的細節，將系統調用的入口、參數以及
傳回值用 C 語言的函數調用過程實現。在 Linux 系統中，系統調用函數定義在 glibc 中。

談到系統調用時，需要注意如下幾點：

• 系統調用函數通常在成功時返回 0 值，不成功時返回非零值。如果要檢查失敗原因，則
  要判斷 errno 這個全域變數的值，errno 中包含有錯誤碼。
• 許多系統調用的返回資料通常通過引用參數傳遞。這時，需要在函數參數中傳遞一個
  緩衝區地址，而返回的資料就儲存在該緩衝區中。
• 不能認為系統調用函數就要比其他函數的執行效率高。要注意，系統調用是一個非常耗時
  的過程。

有關係統調用我們將在以後詳細講述。

線上文檔 (man, info, HOW-TO, ...)1. man

man，即 manunal，是 UNIX 系統手冊的電子版本。根據習慣，UNIX 系統手冊通常分為
不同的部分（或小節，即 section），每個小節闡述不同的系統內容。目前的小節劃分如下：

1. 命令：普通使用者命令
2. 系統調用：核心介面
3. 函數庫調用：普通函數庫中的函數
4. 特殊檔案：/dev 目錄中的特殊檔案
5. 檔案格式和約定：/etc/passwd 等檔案的格式
6. 遊戲。
7. 雜項和約定：標準檔案系統布局、手冊頁結構等雜項內容
8. 系統管理命令。
9. 核心常式：非標準的手冊小節。便於 Linux 核心的開發而包含

其他手冊小節：

• l: PostgreSQL 資料庫命令
• n: TCL/TK 命令

手冊頁一般儲存在 /usr/man 目錄下，其中每個子目錄（如 man1, man2, ..., manl, mann）
包含不同的手冊小節。使用 man 命令查看手冊頁。

man 命令列：
man [-acdfFhkKtwW] [-m system] [-p string] [-C config_file] [-M path] [-P
pager] [-S section_list] [section] name

常用命令列：
$ man open
$ man 7 man
$ man ./myman.3

2. info

Linux 中的大多數軟體開發工具都是來自自由軟體基金會的 GNU 項目，這些工具軟體
件的線上文檔都以 info 檔案的形式存在。info 程式是 GNU 的超文本協助系統。

info 文檔一般儲存在 /usr/info 目錄下，使用 info 命令查看 info 文檔。

要運行 info，可以在 shell 提示符後輸入 info，也可以在 GNU 的 emacs 中鍵入 Esc-x 後跟 info。

info 協助系統的啟動顯示畫面顯示了一個主題目錄，你可以將游標移動到帶有 * 的主題菜單上面，然後按斷行符號鍵
進入該主題，也可以鍵入 m，後跟主題菜單的名稱而進入該主題。例如，你可以鍵入 m，然後再鍵入 gcc 而進
進入 gcc 主題中。
如果你要在主題之間跳轉，則必須記住如下的幾個命令鍵：
* n：跳轉到該節點的下一個節點；
* p：跳轉到該節點的上一個節點；
* m: 指定菜單名而選擇另外一個節點；
* f：進入交叉引用主題；
* l：進入該視窗中的最後一個節點；
* TAB：跳轉到該視窗的下一個超文本連結；
* RET：進入游標處的超文本連結；
* u：轉到上一級主題；
* d：回到 info 的初始節點目錄；
* h：調出 info 教程；
* q：退出 info。

#DEMO#

3. HOW-TO

可供使用者參考的聯機文檔的另一種形式是 HOWTO 檔案，這些檔案位於系統的 /usr/doc/HOWTO 目錄下。
HOWTO 檔案的檔案名稱都有一個 -HOWTO 尾碼，並且都是文字檔。

每一個 HOWTO 檔案包含 Linux 某一方面的資訊，例如它支援的硬體或如何建立一個引導盤。

要想查看這些檔案，進入 /usr/doc/HOWTO 目錄，使用 more 命令，具體形式如下：
$ cd /usr/doc/HOWTO; more topic-name-HOWTO

另外，HOWTO 文檔還有其他格式的檔案，例如 HTML 和 PS 等，儲存在 /usr/doc/HOWTO/other-formats 下。

4. 其他

Linux 的核心文檔一般包含在核心原始碼中，目錄如下：/usr/src/linux-2.x.x/Documentation

/usr/doc 目錄下包含有大量與特定軟體或函數庫相關的說明性文檔。

庫和標頭檔的儲存位置1. 函數庫

• /lib：系統必備共用庫
• /usr/lib：標準共用庫和靜態庫
• /usr/i486-linux-libc5/lib：libc5 相容性函數庫
• /usr/X11R6/lib：X11R6 的函數庫
• /usr/local/lib：本地函數庫

2. 標頭檔

• /usr/include：系統標頭檔
• /usr/local/include：本地標頭檔

POSIX 現在已經發展成為一個非常龐大的標準族，某些部分正處在開發過程中。表 1-1 給出了 POSIX 標準的幾個
重要組成部分。POSIX 與 IEEE 1003 和 2003 家族的標準是可互換的。除 1003.1 之外，1003 和 2003
家族也包括在表中。

1-1 POSIX 標準的重要組成部分

1003.0	管理 POSIX 開放式系統內容（OSE）。IEEE 在 1995 年通過了這項標準。 ISO 的版本是 ISO/IEC 14252:1996。
1003.1	被廣泛接受、用於原始碼層級的可移植性標準。1003.1 提供一個作業系統的 C 語言應 用編程介面（API）。IEEE 和 ISO 已經在 1990 年通過了這個標準，IEEE 在 1995 年 重新修訂了該標準。
1003.1b	一個用於即時編程的標準（以前的 P1003.4 或 POSIX.4）。這個標準在 1993 年 被 IEEE 通過，被合并進 ISO/IEC 9945-1。
1003.1c	一個用於線程（在一個程式中當前被執行的程式碼片段）的標準。以前是 P1993.4 或 POSIX.4 的一部分，這個標準已經在 1995 年被 IEEE 通過，歸入 ISO/IEC 9945-1:1996。
1003.1g	一個關於協議獨立介面的標準，該介面可以使一個應用程式通過網路與另一個應用程式 通訊。 1996 年，IEEE 通過了這個標準。
1003.2	一個應用於 shell 和 工具軟體的標準，它們分別是作業系統所必須提供的命令處理器 和工具程式。 1992 年 IEEE 通過了這個標準。ISO 也已經通過了這個標準（ISO/IEC 9945-2:1993）。
1003.2d	改進的 1003.2 標準。
1003.5	一個相當於 1003.1 的 Ada 語言的 API。在 1992 年，IEEE 通過了這個標準。 並在 1997 年對其進行了修訂。ISO 也通過了該標準。
1003.5b	一個相當於 1003.1b（即時擴充）的 Ada 語言的 API。IEEE 和 ISO 都已經通過了 這個標準。ISO 的標準是 ISO/IEC 14519:1999。
1003.5c	一個相當於 1003.1q（協議獨立介面）的 Ada 語言的 API。在 1998 年， IEEE 通過了這個標準。ISO 也通過了這個標準。
1003.9	一個相當於 1003.1 的 FORTRAN 語言的 API。在 1992 年，IEEE 通過了這個標準， 並於 1997 年對其再次確認。ISO 也已經通過了這個標準。
1003.10	一個應用於超級計算應用環境架構（Application Environment Profile，AEP）的標準。 在 1995 年，IEEE 通過了這個標準。
1003.13	一個關於應用環境架構的標準，主要針對使用 POSIX 介面的即時應用程式。 在 1998 年，IEEE 通過了這個標準。
1003.22	一個針對 POSIX 的關於安全性架構的指南。
1003.23	一個針對使用者組織的指南，主要是為了指導使用者開發和使用支援操作需求的 開放式系統內容（OSE）架構
2003	針對指定和使用是否符合 POSIX 標準的測試方法，有關其定義、一般需求和指導方針的 一個標準。在 1997 年，IEEE 通過了這個標準。
2003.1	這個標準規定了針對 1003.1 的 POSIX 測試方法的供應商要提供的一些條件。 在 1992 年，IEEE 通過了這個標準。
2003.2	一個定義了被用來檢查與 IEEE 1003.2（shell 和 工具 API）是否符合的測試方法的 標準。在 1996 年，IEEE 通過了這個標準。

除了 1003 和 2003 家族以外，還有幾個其它的 IEEE 標準，例如 1224 和 1228，它們
也提供開發可移植應用程式的 API。要想得到關於 IEEE 標準的最新資訊，可以訪問
IEEE 標準的首頁，網址是
http://standard.ieee.org/。
有關 POSIX 標準的概述資訊，請訪問 Web 網站

http://standards.ieee.org/reading/ieee/stad_public/description/posix/。