UNIX环境高级编程 - UNIX标准及实现

在过去的近25年时间,人们为了UNIX的标准化做出了种种努力,这使得程序在不同版本的UNIX系统之间的移植相当容易。

UNIX标准化

ISO C

1989年,C语言首个标准得到批准,即C89。次年,一个带有小改动的版本标准被批准其为C90。因此,C89和C90通常指同一种语言。

在2000年三月,ANSI采纳了ISO/IEC 9899:1999标准,即C99。

在2011年12月,ANSI采纳了ISO/IEC 9899:2011标准,即C11,它是C程序语言的现行标准。

按照ISO C标准定义的头文件将C语言公用函数库划分成了24个部分。POSIX.1标准包括这些头文件以及一些额外的头文件。

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IEEE POSIX

POSIX是由IEEE制订的一系列标准,其指的是可移植操作系统接口,它说明的是接口而不是实现。

POSIX.1标准包括ISO C标准库汗水(上图)以及一些额外的头文件(下图)。

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Single UNIX Specification

Single UNIX Specification(SUS,单一UNIX规范),它是POSIX.1标准的一个超集,他定义了一些附加接口扩展POSIX.1规范提供的功能。

UNIX系统实现

ISO C、IEEE POSIX、Single UNIX Specification是三个不同的组织,第一个组织负责对C语言进行标准化,后两个组织负责对UNIX系统接口进行标准化。

这三个组织制定了概念上的规范,但实现是由厂商进行的。几个知名实现发行版如下:

  • SVR4:AT&T实现
  • BSD:UCB实现
  • FreeBSD:开源(基于4.4BSD-Lite)
  • Linux:Linus在1991年从Minix改写而来,开源
  • Mac OS X:Apple,又称Darwin系统
  • Solaris:SUN,基于SVR4

限制

UNIX 系统实现定义了很多幻数和常量。有两种类型的限制是必须的:

  • 编译时限制,如 short int 最大值是多少
    • 通常编译时限制可以在头文件中定义;运行时限制则要求进程调用一个函数获得限制值。
  • 运行时限制,如文件名最长多少个字符

某些限制在一个给定的 UNIX 实现中可能是固定的(由头文件定义),在另一个 UNIX 实现中可能是动态的(需要由进程调用一个函数获得限制值)。如文件名的最大字符数在不同的操作系统中,是属于动态/静态限制。因此提供了三种限制:

  • 编译时限制(由头文件给定)
  • 与文件或者目录无关的运行时限制(由 sysconf函数给定)
  • 与文件或者目录相关的运行时限制(由 pathconf函数以及fpathconf函数给定)

ISO C 限制

ISO C 所有编译时限制都在头文件 <limits.h> 中,如整型大小。

  • 这些限制常量在一个给定的操作系统中不会改变
  • 关于浮点数的最大最小值的编译时限制,在<float.h>头文件中定义
  • <stdio.h> 头文件还定义了三个编译时限制:
    • FOPEN_MAX:可同时打开的标准I/O 流限制的最小数
    • TMP_MAX:由tmpnam函数产生的唯一文件名的最大个数
    • FILENAME_MAX:虽然 ISO C 定义了该常量,但是要避免使用。而要用 POSIX 提供的 NAME_MAXPATH_MAX 常量

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POSIX 限制

POSIX定义了很多涉及操作系统实现限制的常量。这些常量大多数在<limits.h>中,也有的按照具体条件定义在其他头文件中。

获取运行时限制

#include<unistd.h>

long sysconf(int name); 
long pathconf(const char*pathname,int name);
long fpathconf(int fd,int name); 
// 若成功,返回相应值;若出错,返回-1

参数:

  • name:指定的限制值。name参数是系统定义的常量
    • _SC_开头的常量用于 sysconf函数
    • -PC_开头的常量用于pathconffpathconf函数
  • pathname:文件名
  • fd:打开文件的文件描述符

失败的情况:

  • name参数并不是一个合适的常量,则这三个函数返回-1,并将 errno设置为 EINVAL
  • 有些name会返回一个不确定的值,这通过返回 -1 来体现,同时不改变errno

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