TLPI 第3章 练习：System Programming Concepts
笔记和练习博客总目录见：开始读TLPI。
练习3-1来自原书，其余为自编练习。
练习3-1
在使用 Linux 特定的 reboot() 系统调用来重启系统时，第二个参数 magic2 必须指定为一组魔数之一（例如，LINUX_REBOOT_MAGIC2）。这些数字的意义是什么？（将它们转换为十六进制会提供一些线索。）
回答：
首先魔数的目的是在权限校验外再加一层数值校验，因为reboot是高危操作。而magic的值必须为0xfee1dead，实际就是feel dead的英文。magic2的值如下：
#defineLINUX_REBOOT_MAGIC2672274793#defineLINUX_REBOOT_MAGIC2A85072278#defineLINUX_REBOOT_MAGIC2B369367448#defineLINUX_REBOOT_MAGIC2C537993216用printf "0x%x\n"转换为16进制后为，可以看出其为日期：
0x281219690x51219960x160419980x20112000而第一个日期是Linus Torvalds的生日。另外三个是他三个女儿的生日。
练习3-2
探索随书示例代码中的Makefile
在根目录中的Makefile.inc，是所有 makefile 使用的常用定义。以下中文为注释：
TLPI_DIR=..TLPI_LIB=${TLPI_DIR}/libtlpi.a TLPI_INCL_DIR=${TLPI_DIR}/lib LINUX_LIBRT=-lrt LINUX_LIBDL=-ldl LINUX_LIBACL=-lacl LINUX_LIBCRYPT=-lcrypt LINUX_LIBCAP=-lcap// -std=c99，编译器遵循 C99 标准（ISO/IEC 9899:1999）// _XOPEN_SOURCE=600，按照 X/Open 第 6 期规范（即 SUSv3）暴露接口// -D_DEFAULT_SOURCE，暴露默认的、传统的 UNIX/POSIX 接口，以及常见的扩展。// -g，包含调试信息IMPL_CFLAGS=-std=c99-D_XOPEN_SOURCE=600\-D_DEFAULT_SOURCE \-g-I${TLPI_INCL_DIR}\-pedantic \-Wall \-W \-Wmissing-prototypes \-Wimplicit-fallthrough \-Wno-unused-parameterifeq($(CC),clang)IMPL_CFLAGS+=-Wno-uninitialized-Wno-infinite-recursion \-Wno-format-pedantic endif CFLAGS=${IMPL_CFLAGS}IMPL_THREAD_FLAGS=-pthread IMPL_LDLIBS=${TLPI_LIB}LDLIBS=RM=rm-f.PHONY:all allgen showall clean以下为fileio目录中的Makefile：
// 包含上级目录的公共配置（编译器、标志、库路径等）include../Makefile.inc// 分类列出需要编译的程序名GEN_EXE=atomic_append bad_exclusive_open copy \ multi_descriptors seek_io t_readv t_truncate LINUX_EXE=large_file// 定义不同构建任务EXE=${GEN_EXE}${LINUX_EXE}all:${EXE}allgen:${GEN_EXE}clean:${RM}${EXE}*.o showall:@ echo ${EXE}// 声明所有可执行文件依赖于 TLPI 辅助库${EXE}:${TLPI_LIB}# True as a rough approximation练习3-3
编写一个利用TLPI库的程序，编译并运行
创建练习目录ex，并从某一子目录中拷贝Makefile文件，并稍作修改：
mkdirexcdexcp../fileio/Makefile.# 修改Makefile，主要是编译目标，即GEN_EXE修改后的Makefile如下：
include../Makefile.inc GEN_EXE=ex3-1EXE=${GEN_EXE}all:${EXE}allgen:${GEN_EXE}clean:${RM}${EXE}*.o showall:@ echo ${EXE}${EXE}:${TLPI_LIB}# True as a rough approximation编写示例程序ex3-1.c：
#include<fcntl.h>#include"tlpi_hdr.h"intmain(intargc,char*argv[]){usageErr("%s old-file new-file\n",argv[0]);exit(EXIT_SUCCESS);}编译并运行：
$ make $./ex3-1Usage:./ex3-1old-file new-file练习3-4
熟悉gdb调试程序。
简单示例程序：
#include<stdio.h>intadd(inta,intb){intc=a+b;returnc;}intmain(){intx=3;inty=5;intz=add(x,y);printf("z = %d\n",z);return0;}如果还想演示数组、指针、段错误，可以用这个稍复杂的版本：
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidinit_array(int*arr,intn){for(inti=0;i<n;i++){arr[i]=i*10;}}intmain(){int*p=NULL;intarr[5];init_array(arr,5);for(inti=0;i<5;i++){printf("arr[%d] = %d\n",i,arr[i]);}// uncomment to demo segment error// *p = 100;return0;}编译：
$ cc-g a.c调试：
gdb a.out启动调试后，有警告如下，可忽略：
Missing rpms,try:dnf--enablerepo='*debug*'install glibc-debuginfo-2.34-231.0.1.el9_7.10.x86_64调试信息有两者存储方式，一个是和源程序存放在一起，一个是分离存储，即debuginfo形式。因为我有源码，所以debuginfo暂用不上。不过若你一定要安装，可以：
# for Oracle Linux 9sudovi/etc/yum.repos.d/debuginfo.repo# content of debuginfo.repo[debuginfo]name=Oracle Linux$releaseverDebuginfo Packagesbaseurl=https://oss.oracle.com/ol$releasever/debuginfo/gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-oraclegpgcheck=1enabled=1sudoyuminstall-yglibc-debuginfogdb帮助：
(gdb)help List of classes of commands:aliases--User-defined aliases of other commands.breakpoints--Making program stop at certain points.data--Examining data.files--Specifying and examining files.internals--Maintenance commands.obscure--Obscure features.running--Running the program.stack--Examining the stack.status--Status inquiries.support--Support facilities.text-user-interface--TUI is the GDB text based interface.tracepoints--Tracing of program execution without stopping the program.user-defined--User-defined commands.Type"help"followed by a class namefora list of commands in that class.Type"help all"forthe list of all commands.Type"help"followed by command nameforfull documentation.Type"apropos word"to searchforcommands related to"word".Type"apropos -v word"forfull documentation of commands related to"word".Command name abbreviations are allowedifunambiguous.先来看runningclass中的常用命令：
- step: 下一行源代码，遇到函数会进入，类似于step in
- next: 下一行源代码，但不会进入函数，类似于step over
- finish: 执行完当前函数，返回调用者，类似于step out
- until: 不带参数时等于next，带参数n时为运行到指定行n
- start: 启动调试程序，并停留在main函数第一行
- continue: 在信号或断点后继续调试程序。
breakpointsclass中的常用命令：
- break：设置断点于某行或某函数
- info break：显示断点
- watch：为表达式设置观察点。
dataclass中的常用命令：
- print：打印变量
stackclass中的常用命令：
- where：当前运行位置
fileclass中的常用命令：
- list：列出指定的函数或行。
练习3-5
熟悉TLPI库中的数值转换函数。详见原文第58页。
这两个函数定义在文件lib/get_num.c中：
intgetInt(constchar*arg,intflags,constchar*name);longgetLong(constchar*arg,intflags,constchar*name);重点了解getInt，getLong是类似的。
测试程序如下：
// ex3-2.c#include"tlpi_hdr.h"voidgetInt_test(constchar*src,intflags,constchar*msg);intmain(){char*s="20";getInt_test(s,0,"base 10");getInt_test(s,GN_BASE_8,"base 8");getInt_test(s,GN_BASE_16,"base 16");s="0x20";getInt_test(s,GN_ANY_BASE,"base any");s="020";getInt(s,GN_ANY_BASE,"base any");s="-20";getInt(s,GN_NONNEG,"non negative");exit(EXIT_SUCCESS);}voidgetInt_test(constchar*src,intflags,constchar*msg){inta;a=getInt(src,flags,msg);printf("source is %s, %s result is %d\n",src,msg,a);}运行如下：
$ ./ex3-2sourceis20, base10result is20sourceis20, base8result is16sourceis20, base16result is32sourceis 0x20, base any result is32getInt error(in non negative): negative value not allowed offending text:-20由于getInt是strtol的wrapper，所以需要重点了解strtol。
longstrtol(constchar*restrict nptr,char**restrict endptr,intbase);strtol将字符串转换为long integer。但他只在溢出时和base非法时报错，如果是不正确的输入，如十进制转换“abc”时，返回值为0，且errno并不会发生变化，具体的错误需要根据endptr来判断，*endptr指向第一个非法字符。
所以我们理解了，使用这些函数而不是 atoi()、atol() 和 strtol() 的主要优点是它们对数字参数提供了一些基本的有效性检查，但他们的行为特征是一旦出错，则退出程序。
练习3-6
熟悉lib/error_functions.c中的报错函数。
terminate：
NORETURNstaticvoidterminate(Boolean useExit3)若环境变量EF_DUMPCORE非空，则调用abort()退出并生成core dump。否则根据参数设置调用exit或_exit。
abort(3)中并没有提到core dump，这是信号SIGABRT的默认行为，详见signal(7)：
Core Default action is to terminate the process and dump core (see core(5)). ... Signal Standard Action Comment ──────────────────────────────────────────────────────────────────────── SIGABRT P1990 Core Abort signal from abort(3) ...outputError
staticvoidoutputError(Boolean useErr,interr,Boolean flushStdout,constchar*format,va_list ap)useErr控制是否打印err对应的错误字符串，如"EPERM"。
然后调用了vsnprintf和snprintf。
errMsg
voiderrMsg(constchar*format,...)errMsg调用了outputError，并在调用前后保存和恢复了errno。
errExit
errExit依次调用了outputError和terminate。
err_exit
err_exit与errExit的唯一区别为：是否冲刷标准输出。
errExitEN
errExitEN与errExit的唯一区别为：前者通过errnum指定了errno，而后者使用默认的errno。
fatal
不打印errno错误信息，直接退出。
usageErr
打印程序的帮助信息到标准错误。
cmdLineErr
与usageErr类似，只是提示不一样。