Systemnahe Programmierung mit C und Linux

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