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系统和时间

索引：

  1. 命令行处理函数getopt和getsubopt
  2. 动态库的动态加载
  3. 出错函数strerror和perror
  4. 系统限制
  5. 一些基本数据类型
  6. 存取口令文件信息的函数
  7. 存取组文件信息的函数
  8. 存取和设置添加组ID函数
  9. 登录会计文件
  10. 系统标识函数uname
  11. 精灵进程(daemon)
  12. syslog机制
  13. 日历时间和进程时间
  14. 时间和日期函数

1.命令行处理函数getopt和getsubopt

#include <unistd.h>
extern char *optarg;
extern int optind;  /* initialized to 1 */
extern int optopt;
extern int opterr;  /* initialized to 1 */
extern int optreset; /* extension to IEEE Std1003.2 “POSIX.2” */
extern void getoptreset(void);  /* SGI IRIX 6.5 only */
int getopt( int argc, char * const *argv, const char *optstring );

返回：成功时返回被解析的选项字母；当到达选项结尾时，返回-1；当遇到不可识别的选项字母时，返回值'?'；如果参数optstring以一个':'字符开始，则当要求一个参数的选项没有给定参数时，就返回':'。

参数optstring告诉getopt支持哪些选项以及哪些选项带有参数，在带参数的选项字母后加':'。如tar -cvf prog.tar，optstring为"cvf:"，在optstring前加':'，当解析了有效选项但没有找到跟随它的参数时，getopt返回':'，此时可以为选项参数假定一些其他默认值。

外部变量的含义：

许多UNIX平台支持子选项。如mount -o rw,hard,bg,wsize=1024 speed:/usr /usr，这里rw,hard,bg,wsize=1024是-o选项的子选项。处理子选项使用getsubopt函数：

#include <stdlib.h>
extern char *suboptarg;
int getsubopt(char **subopts_str, char * const *tokens,
char **valuep );

返回：如果值是一个可识别的选项，返回值是token[]数组的下标，参数valuep返回的指针将包含一个指针，它指向子选项subopt=value的值的部分，若没有提供任何值，valuep包含空指针；当子选项没有被识别为token[]数组中的选项时，返回值-1。

subopt_str是一个指针，指向要解析的串，这个指针是由函数的每次调用来更新的。当没有剩下子选项时，该指针将指向串中的一个空字节。

参数token是标记串指针的数组，这些指针代表有效的子选项值，数组的最后一个元素应是一个空指针，标志数组的结束。如：

static char *tokens[] = {
    “rw”,
    “hard”,
    “bg”,
    “wsize”,
    NULL
};

参数valuep是一个指向字符指针的指针。在getsubopt调用返回它所指向的指针后，若这个参数没有值，它将是空的，否则它指向值串。

使用举例：

extern char *optarg; /* getopt */
char *valuep;
int x;
while ( *optarg != 0 )
    switch ( ( x= getsubopt( &optarg, tokens, &valuep ) ) ) {
    case 3: /* wsize=arg */
        printf( “%s=%s\n”, tokens[x], valuep ? valuep:”NULL” );
… …

 

2.动态库的动态加载

动态库也可以在运行时动态链接。使用如下方法实现(不是所有的UNIX系统都支持)：

(1).打开动态库

#include <dlfcn.h>
void *dlopen(const char *path, int mode);
返回：成功时为共享库的句柄，出错为NULL

参数path指定共享库的名称，参数mode指定引用方式，它的值为RTLD_LAZY或RTLD_NOW：

注意：共享库要存放在标准目录下，或在LD_LIBRARY_PATH变量中列出的目录下。

#include <dlfcn.h>
const char *dlerror(void);

当dlopen失败时，使用dlerror函数可以获得一个有意义的错误消息。dlerror返回一个字符串指针，指向的内容在下一次调用某个动态库函数之前，始终保持有效。

(2).获得共享的引用指针

#include <dlfcn.h>
void *dlsym(void *handle, const char *symbol);
返回：成功为相应引用的指针，出错时为NULL

参数handle是dlopen函数的返回值，symbol是一个字符串，它包含你感兴趣的函数名或外部数据结构名。

如果共享库中不存在要找的符号，则返回一个空指针。

使用举例：

void *dlh;
int (*f)(const char *format,..);
f = (int (*)(const char *,…)) dlsym(dlh,”printf” );
f(“The dlsym call worked!\n” ); /* call printf() now */

(3).关闭共享库

#include <dlfcn.h>
int dlclose(void *handle);

参数handle是dlopen函数的返回值。

dlopen和dlclose函数都保留引用计数，当引用计数降为0，会卸载共享库并释放相应资源。

(4).初始化和析构

当dlopen函数第一次加载共享库时，会调用_init()符号(如果它存在的话)。当卸载共享库时，会调用_fini()符号(如果它存在的话)。函数原型如下：

void _init(void);   /* called by dlopen */
void _fini(void);   /* called by dlclose */

这种机制允许共享库的初始化和清除操作。

(5).其他平台函数

在有的UNIX平台下提供不同的API来实现相似的功能。如在HPUX10.2下：

 

3.出错函数strerror和perror

#include <string.h>
char *strerror(int errnum);

将errnum映射为一个出错信息字符串，并且返回此字符串的指针。

void perror(const char *msg);

首先输出msg指向的字符串，然后是一个冒号，一个空格，之后是对应于errno值的出错信息，然后是一个新行符。

 

4.系统限制

UNIX存在多种标准和实现，从而有不同的限制。要获得一个特定系统实际支持的限制值，使用如下函数：

#include <unistd.h>
long sysconf(int name);
log pathconf(const char *pathname,int name);
log fpathconf(int filedes,int name);
所有函数返回：若成功为相应值，若出错为-1

name参数的取值如下表所示，以_SC_开始的常数作为sysconf的参数，以_PC_开始的参数作为pathconf和fpathconf的参数：

限制名 说明 name参数
ARG_MAX exec函数的参数最大长度（字节） _SC_ARG_MAX
CHILD_MAX 每个实际用户ID的最大进程数 _SC_CHILD_MAX
clock ticks/second 每秒时钟滴答数 _SC_CLK_TCK
NGROUPS_MAX 每个进程的最大同时添加组ID数 _SC_NGROUPS_MAX
OPEN_MAX 每个进程最大打开文件数 _SC_OPEN_MAX
PASS_MAX 口令中的最大有效字符数 _SC_PASS_MAX
STREAM_MAX 在任一时刻每个进程的最大标准I/O流数――如若定义，则其值一定与FOPEN_MAX相同 _SC_STREAM_MAX
TZNAME_MAX 时区名中的最大字节数 _SC_TZNAME_MAX
_POSIX_JOB_CONTROL 指明实现是否支持作业控制 _SC_JOB_CONTROL
_POSIX_SAVED_IDS 指明实现是否支持保存的设置-用户-ID和保存的设置-组-ID _SC_SAVED_IDS
_POSIX_VERSION 指明POSIX.1版本 _SC_VERSION
_XOPEN_VERSION 指明XPG版本（非POSIX.1） _SC_XOPEN_VERSION
LINK_MAX 文件连接数的最大值 _PC_LINK_MAX
MAX_CANON 在一终端规范输入队列的最大字节数 _PC_MAX_CANON
MAX_INPUT 终端输入队列可用空间的字节数 _PC_MAX_INPUT
NAME_MAX 文件名中的最大字节数（不包括null结束符） _PC_NAME_MAX
PATH_MAX 相对路径名中的最大字节数（不包括null结束符） _PC_PATH_MAX
PIPE_BUF 能原子地写到一管道的最大字节数 _PC_PIPE_BUF
_POSIX_CHOWN_RESTRICTED 指明使用chown是否受到限制 _PC_CHOWN_RESTRICTED
_POSIX_NO_TRUNC 指明若路径名长于NAME_MAX是否产生一错误 _PC_NO_TRUNC
_POSIX_VDISABLE 若定义，终端专用字符可用此值禁止 _PC_VDISABLE

对于pathconf的参数pathname，fpathconf的参数filedes有很多限制。如果不满足其中任何一个限制，则结果是未定义的：

  1. _PC_MAX_CANON、_PC_MAX_INPUT以及_PC_VDISABLE所涉及的文件必须是终端文件。
  2. _PC_LINK_MAX所涉及的文件可以是文件或目录。如果是目录，则返回值用于目录本身(不用于目录内的文件名项)。
  3. _PC_NAME_MAX和_PC_NO_TRUNC所涉及的文件必须是目录，返回值用于该目录中的文件名。
  4. _PC_PATH_MAX涉及的必须是目录。当所指定的目录是工作目录时，返回值是相对路径名的最大长度。(不幸的是，这不是我们想要知道的一个绝对路径名的实际最大长度)
  5. _PC_PIPE_BUF所涉及的文件必须是管道、FIFO或目录。在管道或FIFO情况下，返回值是对所涉及的管道或FIFO的限制值。对于目录，返回值是对在该目录中创建的任一FIFO的限制值。
  6. _PC_CHOWN_RESTRICTED必须是文件或目录。如果是目录，则返回值指明此选择项是否适用于该目录中的文件。

返回值的详细说明：

 

5.一些基本数据类型

位于头文件<sys/types.h>中，以下是其中一部分：

类型 说明
caddr_t 内存地址
clock_t 时钟滴答计数器（进程时间）
comp_t 压缩的时钟滴答
dev_t 设备号（主和次）
fd_set 文件描述符集
fpos_t 文件位置
gid_t 数值组ID
ino_t 节点编号
mode_t 文件类型，文件创建方式
n1ink_t 目录项的连接计数
off_t 文件长度和位移量（带符号的）
pid_t 进程ID和进程组ID（带符号的）
ptrdiff_t 两个指针相减的结果（带符号的）
r1im_t 资源限制
sig_atomic_t 能原子地存取的数据类型
sigset_t 信号集
size_t 对象（例如字符串）长度（不带符号的）
ssize_t 返回字节计数的函数（带符号的）
time_t 日历时间的秒计数器
uid_t 数值用户ID
wchar_t 能表示所有不同的字符码

 

6.存取口令文件信息的函数

#include <sys/types.h>
#include <pwd.h>
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
struct passwd *getpwnam(const char *name);
两个函数返回：若成功则为指针，若出错则为NULL

#include <sys/types.h>
#include <pwd.h>
struct passwd *getpwent(void);
返回：若成功则为指针，若出错或到达文件尾端则为NULL

void setpwent(void);
void endpwent(void);

调用getpwent时，它返回口令文件中的下一个记录。

函数setpwent反绕它所使用的文件。

endpwent则关闭这些文件。在使用getpwent查看完口令文件后，一定要调用endpwent关闭这些文件。getpwent知道什么时间它应当打开它所使用的文件(第一次被调用时)，但是它并不能知道何时关闭这些文件。

 

7.存取组文件信息的函数

#include <sys/types.h>
#include <grp.h>
struct group *getgrgid(gid_t gid);
struct group *getgrnam(const char *name);
两个函数返回：若成功则为指针，若出错则为NULL

#include <sys/types.h>
#include <grp.h>
struct group *getgrent(void);
void setgrent(void);
void endgrent(void);

 

8.存取和设置添加组ID函数

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int getgroups(int gidsetsize, gid_t grouplist[]);
返回：若成功则为添加的组ID数，若出错则为-1

int setgroups(int ngroups, const gid_t grouplist[]);
int initgroups(const char *username, gid_t basegid);
两个函数返回：若成功则为0，若出错则为-1

getgroups将进程所属用户的各添加组ID填写到数组grouplist中，填写入该数组的添加组ID数最多为gidsetsize个。实际填写到数组中的添加组ID数由函数返回。如果系统常数NGROUPS_MAX为0，则返回0，这并不表示出错。作为一种特殊情况，如若gidsetsize为0，则函数只返回添加组ID数，而对数组grouplist则不作修改。(这使调用者可以确定grouplist数组的长度，以便进行分配。)

setgroups可由超级用户调用以便为调用进程设置添加组ID表。grouplist是组ID数组，而ngroups说明了数组中的元素数。通常，只有initgroups函数调用setgroups。

 

9.登录会计文件

大多数UNIX系统都提供下列两个数据文件：

登录时，login程序填写这样一个结构，然后将其写入到utmp文件中，同时也将其添写到wtmp文件中。注销时，init进程将utmp文件中相应的记录擦除(每个字节都填以0)，并将一个新记录添写到wtmp文件中。

 

10.系统标识函数uname

#include <sys/utsname.h>
int uname(struct utsname * name);
返回：若成功则为非负值，若出错则为-1

通过该函数的参数向其传递一个utsname结构的地址，然后该函数填写此结构，它返回与主机和操作系统有关的信息。

伯克利类的版本提供gethostname函数，它只返回主机名，该名字通常就是TCP/IP网络上主机的名字：

#include <unistd.h>
int gethostname(char *name, int namelen);
返回：若成功则为0，若出错则为-1

 

11.精灵进程(daemon)

精灵进程(daemon)是生存期长的一种进程。它们常常在系统引导装入时起动，在系统关闭时终止。因为它们没有控制终端，所以说它们是在后台运行的。

编写一个精灵进程，有如下步骤：

  1. 首先做的是调用fork，然后使父进程exit。这样做实现了下面几点：第一、如果该精灵进程是由一条简单shell命令起动的，那么使父进程终止使得shell认为这条命令已经执行完成。第二、子进程继承了父进程的进程组ID，但具有一个新的进程ID，这就保证了子进程不是一个进程组的首进程。这对于下面就要做的setsid调用是必要的前提条件。
  2. 调用setsid以创建一个新对话期。使调用进程：(a)成为新对话期的首进程，(b)成为一个新进程组的首进程，(c)没有控制终端。在SVR之下，有些人建议在此时再调用fork，并使父进程终止。第二个子进程作为精灵进程继续运行。这样就保证了该精灵进程不是对话期首进程，于是按照SVR4规则，可以防止它取得控制终端。另一方面，为了避免取得控制终端，无论何时打开一个终断设备都要指定O_NOCTTY。
  3. 将当前工作目录更改为根目录。从父进程继承过来的当前工作目录可能在一个装配的文件系统中。因为精灵进程通常在系统再引导之前是一直存在的，所以如果精灵进程的当前工作目录在一个装配文件系统中，那么该文件系统就不能被拆卸。另外，某些精灵进程可能会把当前工作目录更改到某个指定位置，在此位置做它们的工作。
  4. 将文件方式创建屏蔽字设置为0。
  5. 关闭不再需要的文件描述符。

 

12.syslog机制

因为精灵进程通常没有控制终端。在SVR4下，可以使用流记录驱动程序，在4.3+BSD之下，提供了syslog设施。不过SVR4也提供BSD syslog设施。

syslog设施使用如下函数：

#include <syslog.h>
void openlog(char *ident, int option, int facility);
void syslog(int priority , char *format, ...);
void closelog(void);

调用openlog是可选择的。如果不调用openlog，则在第一次调用syslog时，自动调用openlog。调用closelog也是可选择的，它只是关闭被用于与syslogd精灵进程通信的描述符。

调用openlog使我们可以指定一个ident，以后，此ident将被加至每则记录消息中。ident一般是程序的名称。

有4种可能的option：

facility可以选取如下的值。设置facility参数的目的是让配置文件可以说明，来自不同设施的消息以不同的方式进行处理。如果不调用openlog，或者以facility为0来调用它，那么在调用syslog时，可将facility作为priority参数的一个部分进行说明：

调用syslog函数产生一个记录消息。其priority参数是facility和level的组合，level值按优先级从最高到最低按序排列如下：

  1. LOG_EMERG：紧急(系统不可使用)(最高优先级)
  2. LOG_ALERT：必须立即修复的条件
  3. LOG_CRIT：临界条件(例如，硬设备出错)
  4. LOG_ERR：出错条件
  5. LOG_WARNING：警告条件
  6. LOG_NOTICE：正常，但重要的条件
  7. LOG_INFO：信息性消息
  8. LOG_DEBUG：调试排错消息(最低优先级)

format参数以及其他参数传至vsprintf函数以便进行格式化。在format中，每个%m都被代换成对应于errno值的出错消息字符串(strerror)。

 

13.日历时间和进程时间

日历时间是是自1970年1月1日00:00:00以来国际标准时间(UTC)所经过的秒数累计值。

进程时间，这也被称为CPU时间，用以度量进程使用的中央处理机资源。进程时间以时钟滴答计算，多年来，每秒钟取为50、60或100个滴答。系统基本数据类型clock_t保存这种时间值。

使用time命令可以获得一个进程执行花费的时间。

 

14.时间和日期函数

#include <time.h>
time_t time(time_t * calptr);
返回：若成功则为时间值，若出错则为-1

time函数返回当前日历时间，时间值作为函数值返回。如果参数非null，则时间值也存放在由calptr指向的单元内。

#include <time.h>
struct tm *gmtime(const time_t *calptr);
struct tm *localtime(const time_t * calptr);
两个函数返回指向tm结构的指针：
struct tm { /* a broken-down time */
    int tm_sec; /* seconds after the minute: [0, 61] */
    int tm_min; /* minutes after the hour: [0, 59] */
    int tm_hour; /* hours after midnight: [0, 23] */
    int tm_mday; /* day of the month: [1, 31] */
    int tm_mon; /* month of the year: [0, 11] */
    int tm_year; /* years since 1900 */
    int tm_wday; /* days since Sunday: [0, 6] */
    int tm_yday; /* days since January 1: [0, 365] */
    int tm_isdst; /* daylight saving time flag: <0, 0, >0 */
};

两个函数localtime和gmtime将日历时间变换成以年、月、日、时、分、秒、周日表示的时间，并将这些存放在一个tm结构中。localtime和gmtime之间的区别是:

#include <time.h>
time_t mktime(struct tm *tmptr);
返回：若成功则为日历时间，若出错则为-1

函数mktime以本地时间的年、月、日等作为参数，将其变换成time_t值。

#include <time.h>
char *asctime(const struct tm *tmptr);
char *ctime(const time_t *calptr);
两个函数返回：指向null结尾的字符串

asctime和ctime函数产生形式的26字节字符串，这与date命令的系统默认输出形式类似。asctime的参数是指向年、月、日等字段结构的指针，而ctime的参数则是指向日历时间的指针。

#include <time.h>
size_t strftime(char *buf, size_t maxsize, const char *format, \
const struct tm *tmptr);
返回：若有空间，则存入数组的字符数，否则为0

它是非常复杂的printf类的时间值函数。format中的变换说明：

格式 说明 示例
%a   缩写的周日名 Tue
%A 全周日名 Tuesday
%b 缩写的月名 Jan
%B 月全名 January
%c 日期和时间 Tue Jan 14 19:40:30 1992
%d 月日：[01, 31] 14
%H 小时（每天24小时）：[00, 23] 19
%I 小时（上、下午各12小时）：[01, 12] 07
%j 年日：[001, 366] 014
%m 月：[01, 12] 01
%M 分：[00, 59] 40
%p AM/PM PM
%S 秒:[00, 61] 30
%U 星期日周数：[00, 53] 02
%w 周日：[0=星期日，6] 2
%W 星期一周数：[00, 53] 02
%x 日期 01/14/92
%X 时间 19:40:30
%y 不带公元的年：[00, 991] 92
%Y 带公元的年 1992
%Z 时区名 MST

四个函数localtime, mktime, ctime和strftime受到环境变量TZ的影响。如果定义了TZ，则这些函数将使用其值以代替系统默认时区。如果TZ定义为空串(亦即TZ= )，则使用国际标准时间。TZ的值常常类似于：TZ = EST5EDT，但是POSIX.1允许更详细的说明。