高质量嵌入式Linux C编程

本书从嵌入式开发角度出发，以Linux操作系统为开发平台，将隐藏在系统开发背后的关于C语言、计算机组成原理、计算机操作系统等方面的机制和知识娓娓道来，不仅能让读者知其然，更要让读者知其所以然，揭开嵌入式Linux C系统开发背后鲜为人知的秘密，并让这些知识再反作用于编程实践，从而帮助读者写出高质量的嵌入式Linux C代码。具体说来，本书主要讨论了包括嵌入式C语言高级编程、嵌入式Linux系统编程、多任务解决机制、网络编程等多个方面的话内容。

魏清，男，工学硕士，毕业于南京邮电大学通信与信息系统专业，2011至今在苏嵌从事嵌入式项目的研究和培训工作，具有丰富的Linux驱动开发的经验。

目 录
第1章 嵌入式Linux C语言开发工具 1
1．1 嵌入式Linux C语言开发概述 1
1．2 嵌入式Linux C开发环境 1
1．3 嵌入式文本编辑器 2
1．3．1 基本模式 2
1．3．2 基本操作 3
1．3．3 实训操作 5
1．4 嵌入式编译器 6
1．4．1 初识GCC编译器 6
1．4．2 gcc命令常用选项及工作流程 6
1．4．3 库的使用 10
1．5 嵌入式调试器 12
1．6 工程管理器 15
1．6．1 Makefile 16
1．6．2 Makefile特性介绍 18
1．7 Eclipse程序开发 26
1．7．1 Eclipse环境安装 26
1．7．2 Eclipse C程序开发 28
第2章 数据类型 35
2．1 变量与常量 35
2．2 变量 35
2．2．1 什么是变量 35
2．2．2 变量名和变量值 36
2．2．3 局部变量和全局变量 38
2．3 常量 40
2．4 基本内置类型 41
2．4．1 数据类型大小 42
2．4．2 陷阱之有符号与符号 42
2．5 声明与定义 43
2．5．1 定义 43
2．5．2 声明 43
2．6 乱世枭雄：static与extern 44
2．6．1 政权旗帜static 44
2．6．2 外来的和尚会念经extern 45
2．7 铁布衫：const 47
2．8 隐形刺客：auto 48
2．9 闪电飞刀：register 49
2．10 专一王子：volatile 50
2．11 typedef详解 51
2．11．1 typedef与结构的问题 51
2．11．2 typedef与#define的问题 53
2．11．3 typedef与#define的另一例 53
2．11．4 typedef与复杂的变量声明 54
2．12 枚举 55
2．12．1 枚举类型的使用方法 55
2．12．2 枚举与#define 宏的区别 56
2．13 联合体 56
2．13．1 联合体的定义 56
2．13．2 从两道经典试题谈联合体（union）的使用 57
第3章 运算符、表达式 59
3．1 运算符简介 59
3．1．1 运算符优先级 59
3．1．2 一些容易出错的优先级问题 61
3．1．3 逻辑运算符 61
3．2 条件运算符和条件表达式 62
3．3 ++、操作符 63
3．4 位运算 64
3．4．1 按位与运算及应用 64
3．4．2 按位或运算及应用 64
3．4．3 按位异或运算及应用 65
3．4．4 左移和右移 65
3．5 C语言性能优化：使用位操作 65
第4章 语句 67
4．1 空语句 67
4．2 基础语句 68
4．2．1 表达式语句 68
4．2．2 函数调用语句 68
4．3 语句if 68
4．3．1 布尔变量与零值比较 69
4．3．2 整型变量与零值比较 69
4．3．3 浮点变量与零值比较 69
4．3．4 指针变量与零值比较 70
4．3．5 对if语句的补充说明 70
4．4 跳转语句：goto 70
4．5 循环语句 71
4．5．1 do-while语句 72
4．5．2 for语句 72
4．5．3 循环语句的效率 74
4．6 break和continue 75
4．6．1 break语句 75
4．6．2 continue语句 75
4．7 switch语句 77
第5章 数组与指针 79
5．1 数组认知 79
5．2 使用数组之常见问题 80
5．2．1 数组的下标总是从0开始吗 80
5．2．2 可以使用数组后面第一个元素的地址吗 81
5．2．3 为什么要小心对待位于数组后面的那些元素的地址呢 82
5．2．4 数组作为参数传递给函数时，可以通过sizeof得到数组的大小吗 82
5．2．5 指针或带下标的数组名都可以访问元素，哪一种更好呢 83
5．2．6 可以把另外一个地址赋给一个数组名吗 85
5．2．7 array_name和＆array_name有什么不同 86
5．2．8 为什么用const说明的常量不能用来定义一个数组的初始大小 87
5．2．9 字符串和数组有什么不同 87
5．3 指针 89
5．3．1 指针是变量 90
5．3．2 指针的类型和指针所指向的类型 90
5．3．3 指针的值 91
5．3．4 指针本身所占据的内存区 91
5．4 指针的运算 92
5．4．1 指针的算术运算 92
5．4．2 指针的关系运算 92
5．4．3 间接引用 93
5．4．4 最多可以使用几层指针 93
5．5 常量指针和指针常量 95
5．5．1 常量指针与指针常量的实例 95
5．5．2 常量指针的应用 96
5．6 空指针及其使用 97
5．6．1 NULL总是被定义为0吗 97
5．6．2 NULL总是等于0吗 97
5．6．3 空指针的使用 98
5．7 指针void：万能指针 99
5．8 指针数组与数组指针 100
5．9 字符串函数详解 101
5．10 函数指针与指针函数 105
5．11 复杂指针声明：“int * (* (*fp1) (int) ) [10];” 106
5．11．1 基础 106
5．11．2 const修饰符 107
5．11．3 typedef的妙用 108
5．11．4 函数指针 109
5．11．5 右左法则 109
第6章 内存管理 111
6．1 你的数据放在哪里 111
6．1．1 未初始化的全局变量（．bss段） 111
6．1．2 初始化过的全局变量（．data段） 112
6．1．3 常量数据（．rodata段） 112
6．1．4 代码（．text段） 113
6．1．5 栈（stack） 113
6．1．6 堆(heap) 113
6．2 内存分配方式 114
6．3 野指针 115
6．4 常见的内存错误及对策 115
6．5 段错误以及调试方法 116
6．5．1 方法一：利用gdb逐步查找段错误 117
6．5．2 方法二：分析core文件 118
6．5．3 方法三：段错误时启动调试 119
6．5．4 方法四：利用backtrace和objdump进行分析 120
6．6 指针与数组的对比 121
第7章 预处理、结构体 125
7．1 宏定义：#define 125
7．1．1 参宏定义 125
7．1．2 带参宏定义 127
7．2 文件包含 128
7．3 条件编译 129
7．4 宏定义使用技巧 131
7．5 关于#和## 132
7．6 结构体 133
7．6．1 内存字节对齐 135
7．6．2 内存对齐正式原则 138
7．7 #define和typedef的区别 139
7．8 结构体和联合体的区别 139
7．9 浅谈C语言中的位段 139
7．9．1 位段的使用 140
7．9．2 位段结构在内存中的存储方式 140
第8章 函数 141
8．1 函数声明与定义 141
8．1．1 定义 141
8．1．2 声明与定义不同 142
8．2 形式参数和实际参数 143
8．3 参数传递 143
8．3．1 简单变量或数组元素作为函数参数 143
8．3．2 指针变量或数组名作为函数参数 144
8．3．3 数组名作函数参数 145
8．3．4 结构体数组作函数参数 146
8．4 如何编写有多个返回值的C语言函数 146
8．4．1 利用全局变量 146
8．4．2 传递数组指针 148
8．4．3 传递结构体指针 148
8．5 回调函数 149
8．6 变参函数详解：printf的实现 151
8．7 可变参数问题 152
第9章 编码规范 155
9．1 排版 155
9．2 注释 158
9．3 标示符名称 163
第10章 shell编程 165
10．1 什么是shell 165
10．2 几种流行的shell 165
10．3 shell程序设计（基础部分） 166
10．3．1 shell基本语法 166
10．3．2 shell程序的变量和参数 167
10．4 shell程序设计的流程控制 169
10．4．1 test测试命令 169
10．4．2 if条件语句 170
10．4．3 for循环 171
10．4．4 while和until循环 171
10．4．5 case条件选择 172
10．4．6 条件控制语句break和continue 173
10．4．7 函数定义 173
10．5 命令分组 174
10．6 信号 174
10．7 运行shell程序的方法 175
10．8 bash程序的调试 175
10．9 bash的内部命令 176
第11章 文件操作 179
11．1 Linux文件结构 179
11．1．1 Linux文件系统 179
11．1．2 Linux目录结构 180
11．1．3 Linux文件分类 182
11．1．4 常见文件类型 183
11．1．5 Linux文件属性 183
11．2 系统调用 184
11．3 Linux文件描述符 184
11．4 不带缓存的I/O操作 185
11．4．1 creat函数 185
11．4．2 open函数 186
11．4．3 read函数 188
11．4．4 write函数 189
11．4．5 lseek函数 189
11．4．6 close函数 189
11．4．7 经典范例：文件复制 190
11．5 带缓存的I/O操作 191
11．5．1 三种类型的缓冲 191
11．5．2 fopen函数 193
11．5．3 fclose函数 194
11．5．4 fdopen函数 194
11．5．5 fread函数 195
11．5．6 fwrite函数 195
11．5．7 fseek函数 196
11．5．8 fgetc函数、getc函数和getchar函数 197
11．5．9 fputc函数、putc函数和putchar函数 198
11．6 fgets函数与gets函数比较分析 199
11．7 输出与输入 201
11．7．1 printf函数、fprintf函数和sprintf函数 201
11．7．2 scanf函数、fcanf函数和sscanf函数 203
第12章 进程控制编程 207
12．1 为何需要多进程（或者多线程），为何需要并发 207
12．1．1 进程 207
12．1．2 进程分类 208
12．1．3 进程的属性 208
12．1．4 父进程和子进程 208
12．2 Linux进程管理 209
12．2．1 ps监视进程工具 209
12．2．2 pgrep查询进程工具 211
12．2．3 终止进程的工具kill、killall、pkill、xkill 211
12．2．4 top监视系统任务的工具 213
12．2．5 进程的优先级：nice和renice 214
12．3 Linux进程的三态 215
12．3．1 三种基本状态 215
12．3．2 三种状态间的转换 215
12．4 Linux进程结构 216
12．5 Linux进程控制块PCB 216
12．6 Linux进程调度 218
12．6．1 调度的目标 218
12．6．2 调度算法 218
12．6．3 优先级反转 220
12．7 进程创建 221
12．7．1 获取进程 221
12．7．2 启动进程：fork( ) 222
12．7．3 启动进程：vfork( ) 224
12．7．4 启动进程：exec族 225
12．7．5 启动进程：system 228
12．8 进程等待 229
12．8．1 僵尸进程的产生 229
12．8．2 如何避免僵尸进程 231
12．8．3 wait函数和waitpid函数 231
12．9 进程退出 235
12．9．1 退出方式的不同点 236
12．9．2 exit( )和_exit( )函数 236
12．9．3 exit( )和_exit( )的区别 237
第13章 进程间通信方式 239
13．1 进程间通信方式概述 239
13．1．1 进程间通信的目的 239
13．1．2 Linux进程间通信方式简介 240
13．2 管道通信 241
13．2．1 建立名管道 241
13．2．2 读写名管道 242
13．2．3 名管道应用实例 246
13．2．4 创建有名管道 248
13．2．5 读写有名管道 250
13．3 管道通信方式的应用场景 253
13．4 信号 254
13．4．1 信号及信号来源 254
13．4．2 信号种类 254
13．4．3 信号处理方式 256
13．4．4 信号发送 256
13．4．5 自定义处理信号方式 258
13．4．6 信号集操作 262
13．4．7 使用信号注意事项 264
13．5 消息队列 265
13．5．1 消息队列基础理论 266
13．5．2 使用消息队列 266
13．5．3 消息队列API 267
13．5．4 消息队列的限制 269
13．5．5 消息队列的应用实例 270
13．6 信号灯 273
13．6．1 信号灯概述 273
13．6．2 内核实现原理 274
13．6．3 使用信号灯 274
13．6．4 信号灯API 275
13．6．5 信号灯的限制 277
13．6．6 竞争问题 277
13．6．7 信号灯应用实例 277
13．7 共享内存方式一 281
13．7．1 内核实现原理 281
13．7．2 mmap( )及其相关系统调用 282
13．7．3 mmap( )范例 283
13．7．4 对mmap( )返回地址的访问 287
13．8 共享内存方式二 289
13．8．1 系统V共享内存原理 289
13．8．2 系统V共享内存API 290
13．8．3 系统V共享内存范例 291
第14章 多线程编程 295
14．1 线程概述 295
14．1．1 为什么有了进程的概念后，还要再引入线程呢 295
14．1．2 多线程的优点 296
14．1．3 多线程的缺点 296
14．2 多线程的实现 297
14．2．1 线程的创建 297
14．2．2 终止线程 299
14．2．3 等待线程终止 300
14．3 线程属性 300
14．3．1 线程属性初始化 301
14．3．2 线程分离 301
14．3．3 线程的继承性 302
14．3．4 线程的调度策略 303
14．3．5 线程的调度参数 304
14．3．6 实例分析 305
14．4 线程同步机制 306
14．4．1 互斥锁Mutex 306
14．4．2 互斥锁使用实例 308
14．4．3 条件变量Conditions 310
14．4．4 条件变量使用实例 311
第15章 网络编程 313
15．1 TCP/IP协议概述 313
15．1．1 TCP/IP 起源 313
15．1．2 TCP/IP的特性与应用 315
15．1．3 互联网地址 315
15．1．4 域名系统 316
15．1．5 封装 317
15．1．6 TCP/IP工作模型 318
15．1．7 TCP/IP 协议层 318
15．1．8 TCP/IP应用 320
15．1．9 网桥、路由器和网关 321
15．2 TCP和UDP 322
15．2．1 TCP协议 322
15．2．2 三次握手协议 322
15．2．3 TCP数据报头 323
15．2．4 UDP协议 324
15．2．5 协议的选择 324
15．2．6 IP和端口号 324
15．3 套接字 325
15．3．1 Socket概念 325
15．3．2 Socket类型 325
15．3．3 Socket信息数据结构 325
15．3．4 数据存储优先顺序的转换 326
15．3．5 地址格式转化 327
15．3．6 名字地址转化 328
15．4 网络编程 330
15．4．1 建立Socket 331
15．4．2 绑定地址 332
15．4．3 监听 333
15．4．4 接受请求 334
15．4．5 连接服务器 335
15．4．6 发送数据 335
15．4．7 接收数据 336
15．5 采用TCP协议的C/S架构实现 338
15．5．1 模块封装 338
15．5．2 服务器的实现 340
15．5．3 客户端的实现 341
15．6 并发服务器模型 342
15．6．1 多进程解决方案 342
15．6．2 多线程解决方案 342
15．6．3 调用fcntl将sockfd设置为非阻塞模式 348
15．7 多路转接模型 348
15．7．1 服务器的实现 349
15．7．2 客户端的实现 354
15．8 采用UDP协议C/S架构的实现 355
15．8．1 服务器的实现 355
15．8．2 客户端的实现 356
15．8．3 UDP协议传输文件的实现 357
参考文献 360