C++ Linux系统调用详解 - 问答

在Linux系统中，C++程序可以通过系统调用（syscalls）与操作系统内核进行交互。系统调用是用户空间程序请求内核服务的一种机制。它们提供了一系列基本功能，如文件操作、进程控制、通信等。

以下是一些常用的Linux系统调用及其在C++中的使用方法：

1. 文件操作

open(): 打开一个文件。

#include <fcntl.h>
int fd = open("example.txt", O_RDONLY);
if (fd == -1) {
    perror("open");
}

read(): 从文件描述符读取数据。

char buffer[1024];
ssize_t bytesRead = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
if (bytesRead == -1) {
    perror("read");
}

write(): 向文件描述符写入数据。

const char* data = "Hello, World!";
ssize_t bytesWritten = write(fd, data, strlen(data));
if (bytesWritten == -1) {
    perror("write");
}

close(): 关闭文件描述符。
```
close(fd);
```

2. 进程控制

fork(): 创建一个新进程。

pid_t pid = fork();
if (pid == -1) {
    perror("fork");
} else if (pid == 0) {
    // 子进程
    execl("/bin/ls", "ls", NULL);
    perror("execl");
    exit(1);
} else {
    // 父进程
    wait(NULL);
}

exec()系列: 执行一个新的程序。

execl("/bin/ls", "ls", NULL);
perror("execl");
exit(1);

wait(): 等待子进程结束。

pid_t pid = fork();
if (pid == -1) {
    perror("fork");
} else if (pid == 0) {
    // 子进程
    execl("/bin/ls", "ls", NULL);
    perror("execl");
    exit(1);
} else {
    // 父进程
    int status;
    waitpid(pid, &status, 0);
}

3. 信号处理

signal(): 设置信号处理函数。

#include <csignal>
void handler(int signum) {
    std::cout << "Received signal " << signum << std::endl;
}

int main() {
    signal(SIGINT, handler);
    while (true) {
        // 主循环
    }
    return 0;
}

4. 网络编程

socket(): 创建一个套接字。

#include <sys/socket.h>
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd == -1) {
    perror("socket");
}

bind(): 绑定套接字到地址。

struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serv_addr.sin_port = htons(8080);

if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
    perror("bind");
}

listen(): 监听连接。

if (listen(sockfd, 5) == -1) {
    perror("listen");
}

accept(): 接受连接。

struct sockaddr_in cli_addr;
socklen_t clilen = sizeof(cli_addr);
int newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&cli_addr, &clilen);
if (newsockfd == -1) {
    perror("accept");
}

connect(): 连接到服务器。

struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
serv_addr.sin_family = AF_INET;
serv_addr.sin_port = htons(8080);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv_addr.sin_addr);

if (connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
    perror("connect");
}

5. 内存管理

mmap(): 映射文件或设备到内存。

void* addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, offset);
if (addr == MAP_FAILED) {
    perror("mmap");
}

munmap(): 解除内存映射。

if (munmap(addr, length) == -1) {
    perror("munmap");
}

注意事项

错误处理: 系统调用通常返回-1表示错误，并设置errno变量。使用perror()函数可以打印错误信息。
资源管理: 确保在使用完文件描述符、套接字等资源后及时关闭或释放。
安全性: 系统调用涉及内核级别的操作，务必小心处理输入输出，避免安全漏洞。

通过这些系统调用，C++程序可以在Linux系统上实现各种复杂的功能。

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