Systemnahe Programmierung mit C und Linux

Das umfassende Handbuch zur Linux-Anwendungsprogrammierung
5. aktualisierte Auflage 2024
ISBN: 978-3-8362-9748-6
Verlag: Rheinwerk Verlag GmbH

Buch, Deutsch, 1386 Seiten, Format (B × H): 204 mm x 246 mm, Gewicht: 2298 g

Reihe: Rheinwerk Computing

Alles zur systemnahen Anwendungsprogrammierung: von den E/A-Funktionen, dem Zugriff auf Systeminformationen über Prozesse, Signale, Interprozesskommunikation und Threads bis hin zu Netzwerkprogrammierung, Datenbanken und GUIs. Für alle, die Programme schreiben wollen und alte Software warten oder portieren müssen. Alle Beispiele sind auch auf dem Raspberry Pi ausführbar. Solide C- und Linux-Kenntnisse werden vorausgesetzt.

Aus dem Inhalt:

- E/A-Funktionen

- Attribute von Dateien und Verzeichnissen

- Zugriff auf Systeminformationen

- Devices – eine einfache Verbindung zur Hardware

- System- und Benutzerdateien

- Dämonen, Zombies und Prozesse

- Signale

- IPC – Interprozesskommunikation

- Threads

- Netzwerkprogrammierung

- Datenbanken (MySQL, PostgreSQL)

- GUIs mit GTK+

- Werkzeuge für Programmierer

Autoren/Hrsg.

Wolf, Jürgen

Krooß, René

Fachgebiete

• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Prozedurale Programmierung
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Betriebssysteme Linux Betriebssysteme, Open Source Betriebssysteme
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Programmier- und Skriptsprachen

Inhaltsverzeichnis

Materialien zum Buch. 23

  1.  Einführung. 25

       1.1. Anforderungen an den Leser. 25

       1.2. Anforderungen an das Betriebssystem. 26

       1.3. UNIX, der Vorgänger von Linux. 27

       1.4. Die Entwicklung von Linux. 29

       1.5. Der Compiler GCC -- eine kurze Einführung. 31

       1.6. POSIX, X/OPEN und ANSI C. 37

       1.7. Übersicht zu diesem Buch. 40

       1.8. Schreibkonventionen. 42

       1.9. Weitere Hilfen. 43

  2.  E/A-Funktionen. 45

       2.1. Elementare E/A-Funktionen. 45

       2.2. Filedeskriptoren. 47

       2.3. Funktionen, die einen Filedeskriptor verwenden. 50

       2.4. Standard-E/A-Funktionen. 99

       2.5. Die Arbeit mit Verzeichnissen. 113

       2.6. Fehlerbehandlung. 134

       2.7. Ausblick. 137

  3.  Attribute von Dateien und Verzeichnissen abfragen und ändern. 139

       3.1. Die Struktur stat. 139

  4.  Zugriff auf Systeminformationen. 157

       4.1. Informationen aus dem /proc-Verzeichnis herausziehen. 157

       4.2. Hardware-/Systeminformationen ermitteln. 160

       4.3. Prozessinformationen auslesen. 166

       4.4. Kernel-Informationen in /proc. 171

       4.5. Verschiedene Dateisysteme unter Linux verwalten. 180

       4.6. Weiterführendes. 181

  5.  Devices -- eine einfache Verbindung zur Hardware. 183

       5.1. Die Gerätedateitypen. 183

       5.2. Die Gerätedateinummern. 185

       5.3. Zugriff auf die Gerätedateien. 186

       5.4. Gerätenamen. 188

       5.5. Spezielle Gerätedateien. 190

       5.6. Gerätedateien in der Praxis einsetzen. 191

  6.  System- und Benutzerdateien. 227

       6.1. Die Datei /etc/passwd. 227

       6.2. Die Datei /etc/shadow. 234

       6.3. Die Datei /etc/group. 239

       6.4. uname -- Informationen zum lokalen System erfragen. 243

       6.5. Das Verzeichnis /etc/skel und Network Information Service (NIS). 245

       6.6. Dateien für Netzwerkinformationen. 246

  7.  Prozesse, Dämonen und Zombies. 247

       7.1. Was ist ein Prozess?. 247

       7.2. Prozesskomponente. 248

       7.3. Prozesse überwachen mit ps, top und kpm. 258

       7.4. Der Lebenszyklus eines Prozesses. 261

       7.5. Umgebungsvariablen eines Prozesses. 263

       7.6. Ressourcenlimits eines Prozesses. 271

       7.7. Prozesserkennung. 275

       7.8. Erzeugung von neuen Prozessen mit fork(). 277

       7.9. Warten auf einen anderen Prozess. 288

       7.10. Die exec-Familie. 296

       7.11. Kommandoaufrufe aus dem Programm -- system(). 302

       7.12. Dämonprozesse. 304

       7.13. Mehr über die Ausführung von Prozessen. 315

       7.14. Zusammenfassung und Ausblick. 330

  8.  Signale. 331

       8.1. Grundlagen zu den Signalen. 331

       8.2. Das neue Signalkonzept ab Kernel 2.6.18. 338

       8.3. Die Signalmenge initialisieren. 339

       8.4. Elemente zu der Signalmenge hinzufügen oder aus ihr entfernen. 339

       8.5. Signale einrichten und abfragen. 340

       8.6. Signale an andere Prozesse senden mit kill(). 347

       8.7. Eine Zeitschaltuhr einrichten mit alarm(). 348

       8.8. Prozesse stoppen, bis ein Signal eintritt, mit pause(). 349

       8.9. Prozesse für eine bestimmte Zeit stoppen mit sleep() und usleep(). 349

       8.10. Die Signalmaske erfragen oder ändern mit sigprocmask(). 350

       8.11. Einen Prozess während einer Änderung der Signalmaske stoppen mit sigsuspend(). 351

       8.12. Prozesse synchronisieren. 351

  9.  IPC -- Interprozesskommunikation. 355

       9.1. Unterschiedliche Interprozesskommunikations-Techniken im Überblick. 356

       9.2. Gründe für IPC. 364

       9.3. Pipes. 365

       9.4. System-V-Interprozesskommunikation. 408

       9.5. Semaphore. 410

       9.6. Message Queues. 419

       9.7. Shared Memory. 432

10.  Threads. 443

       10.1. Unterschiede zwischen Threads und Prozessen. 443

       10.2. Thread-Bibliotheken. 444

       10.3. Kernel- und User-Threads. 445

       10.4. Scheduling und Zustände von Threads. 445

       10.5. Die grundlegenden Funktionen der Thread-Programmierung. 447

       10.6. Die Attribute von Threads und das Scheduling. 459

       10.7. Threads synchronisieren. 465

       10.8. Threads abbrechen (canceln). 493

       10.9. Erzeugen von threadspezifischen Daten (TSD). 498

       10.10. Mit pthread_once() einen Codeabschnitt auf einmal ausführen. 501

       10.11. Thread-safe-Funktionen (thread-sichere Funktionen). 504

       10.12. Threads und Signale. 505

       10.13. Zusammenfassung und Ausblick. 510

11.  Netzwerkprogrammierung. 513

       11.1. Einführung. 513

       11.2. Aufbau von Netzwerken. 514

       11.3. TCP/IP -- Aufbau und Struktur. 520

       11.4. TCP-Socket. 524

       11.5. Das Kommunikationsmodell der Sockets. 525

       11.6. Grundlegende Funktionen zum Zugriff auf die Socket-Schnittstelle. 525

       11.7. Aufbau eines Clientprogramms. 535

       11.8. Aufbau des Serverprogramms. 540

       11.9. IP-Adressen konvertieren, manipulieren und extrahieren. 545

       11.10. Namen und IP-Adressen ineinander umwandeln. 552

       11.11. Pufferung bei Netzwerk-Sockets. 562

       11.12. Standard-E/A-Funktionen verwenden. 563

       11.13. Parallele Server. 565

       11.14. Synchrones Multiplexing mit select(). 582

       11.15. POSIX-Threads und Netzwerkprogrammierung. 604

       11.16. Optionen für Sockets setzen und abfragen. 610

       11.17. Das UDP-Protokoll (User Datagram Protocol). 615

       11.18. Unix Domain Sockets. 624

       11.19. Multicast-Socket. 630

       11.20. Nicht blockierende I/O-Sockets. 639

       11.21. Streams, TLI, Raw Socket und XTI. 642

       11.22. IPv4 und IPv6. 644

       11.23. Netzwerksoftware nach IPv6 portieren. 646

       11.24. Sicherheit und Verschlüsselung. 647

12.  MySQL und PostgreSQL. 649

       12.1. Relationale Datenbanksysteme. 649

       12.2. Der relationale Datenbankserver. 653

       12.3. SQL-Server im Überblick. 653

       12.4. Die MySQL-Datenbank. 654

       12.5. Die MySQL-C-API. 684

       12.6. Beispiel: Ein einfaches Newssystem. 728

       12.7. Neue SQL-Funktionen für die Shell -- MySQL erweitern. 759

       12.8. MySQL-Funktionen mit der UDF-Schnittstelle entwerfen. 760

       12.9. PostgreSQL: Ein objektrelationales Datenbankverwaltungssystem. 771

13.  Terminal-E/A und Benutzerschnittstellen für die Konsole. 813

       13.1. termios. 813

       13.2. Terminalinformationen in terminfo. 837

       13.3. Halbgrafik erstellen mit ncurses. 847

14.  GTK+. 891

       14.1. Was ist GTK+?. 891

       14.2. GTK+-Anwendungen übersetzen. 896

       14.3. Eine Einführung in die GLib-Bibliothek. 897

       14.4. Grundlagen der GTK+-Programmierung. 923

       14.5. Fenster anlegen mit GtkWindow. 935

       14.6. Anzeigeelemente. 944

       14.7. Behälter für Widgets. 953

       14.8. Buttons und Toggled-Buttons. 967

       14.9. Dateneingaben auswerten. 977

       14.10. Menüs und Toolbars erstellen. 989

       14.11. Mehrzeiligen Text erstellen. 1009

       14.12. Auswählen von Widgets (Selection). 1023

       14.13. Events auswerten. 1033

       14.14. Weitere Widget- und GTK+-Elemente im Überblick. 1039

15.  Übersicht über weitere beliebte GUI-Bibliotheken. 1043

       15.1. gtkmm -- GTK+ für C++. 1043

       15.2. wxWidgets. 1047

       15.3. FLTK. 1051

       15.4. Qt. 1053

       15.5. Die niedrige Ebene: X-Window-Programmierung. 1056

       15.6. Multimediabibliotheken. 1057

16.  Werkzeuge für Programmierer. 1065

       16.1. Der Compiler GCC. 1065

       16.2. make. 1074

       16.3. Eigene Bibliotheken erstellen. 1091

       16.4. RPM-Pakete. 1101

       16.5. RCS und CVS. 1114

       16.6. Laufzeitmessung von Programmen. 1143

       16.7. Debuggen mit GDB und DDD. 1151

       16.8. STRACE -- Systemaufrufe verfolgen. 1164

       16.9. Memory Leaks und unerlaubte Speicherzugriffe. 1167

       16.10. Ausblick. 1175

  Anhang. 1177

       A. Sicherheit unter Linux. 1179

       B. Funktionsreferenz. 1201

       C. Linux/UNIX-Kommandoreferenz. 1283

  Index. 1365

Über Autor(innen)

Wolf, Jürgen
Jürgen Wolf ist seit über 16 Jahren Autor und seit mehr als 10 Jahren passionierter Digitalfotograf. Seine Buchthemen sind Bildbearbeitung, Fotografie, Webentwicklung, Betriebssysteme und Programmierung. Und egal welches Thema: Bei jedem Buch ist es sein Ziel, auch komplexe Zusammenhänge klar und verständlich zu erklären.

Krooß, René
René Krooß ist Diplom-Informatiker, begeisterter Programmierer und Experte für Prozessorstrukturen, Betriebssysteme, Hardware-Programmierung und Algorithmen. Sein Hobby: die Videobearbeitung mit professioneller Software wie Magix Video Deluxe. Sein Ziel: Einsteigern und Fortgeschrittenen einen einfachen Zugang zu C zu ermöglichen.