【图书推荐】《Linux C与C++一线开发实践（第2版）》

本书重点

主要讲解开发环境搭建、C/C++语言基础、文件编程、多进程、Web编程、多线程、库、TCP/IP协议、套接字、并发聊天服务器项目实战。适合选择Linux系统开发方向的开发人员，打下Linux开发的牢固基础。

内容简介

Linux C/C++编程在Linux应用程序开发中占有重要的地位，掌握这项技术将在就业竞争中立于不败之地。本书内容针对初中级读者，贴近软件公司一线开发实践。全书厚达620多页，知识点丰富，内容翔实，并配套示例源码、作者QQ群答疑服务。

本书共分为16章，内容包括Linux概述、搭建开发环境、C++语言基础、Linux文件编程、多进程编程、进程间通信、C++ Web编程、多线程基本编程、多线程高级编程、Linux下的库、TCP/IP基础、套接字基础、TCP套接字网络编程、UDP套接字网络编程、原始套接字网络编程，以及并发聊天服务器项目实战等。

适合读者

本书适合想全面学习Linux环境下C/C++语言编程的读者，既可作为初中级开发人员的案头查阅与参考手册，也适合作为高等院校或高职高专相关课程的教学参考书。

作者简介

朱文伟，名校计算机专业统招硕士，20多年C\C++、Java开发经验。主导开发过密码、图形、人工智能等产品。精通Linux、Windows系统开发及数据库开发技术。著有图书：
《Rust编程与项目实战》《嵌入式Linux驱动开发实践》《高性能Linux网络编程核心技术揭秘》《Linux C/C++服务器开发实践》《Qt 6.x从入门到精通》《PyQt 5从入门到精通》《Linux C与C++ 一线开发实践》《Visual C++2017从入门到精通》《Windows C/C++加密解密实战》《密码学原理与Java实现》《OpenCV 4.5计算机视觉开发实战（基于VC++）》《OpenCV 4.5计算机视觉开发实战：基于Python》。

前言

这是一本Linux下C/C++入门的经典图书，为何说经典呢？因为本书第一版大卖。任何立志成为一名Linux开发工程师的人，都可以从本书起步。本书篇幅虽然有点大，厚达620多页，但内容通俗易懂，由浅入深，并且实例丰富、步骤详细、注释充分，相信读者都能看得懂。对于中高级开发人员，也可以通过本书快速上手Linux C/C++的实际开发。

本书假设读者没有接触过C/C++编程和Linux系统开发，也不堆砌术语，不介绍艰深和晦涩的概念，不触及冷门领域，从搭建当前企业最流行的Linux开发工具开始，然后介绍C/C++语言，再逐步展开各应用的编程。因此，书中都是实实在在的Linux编程“干货”。此外，本书的一大特点是实例丰富，读者应该知道，编程开发仅仅了解理论是不够的，只有自己上机调试运行实例，才能深刻理解编程，尤其是C/C++编程。另外，考虑到初学者情况，每个实例步骤都描述得非常详细，并且从建立工程到运行工程都有着详细的说明。最后，本书所有例子都在Ubuntu上用VS Code/gcc/g++编译通过。

本书在讲述基本编程的同时，也讲述了很多一线实践开发中经常会碰到的问题和解决方案，可以说本书是紧贴工业界的图书。希望读者能够通过本书的学习打好Linux开发的基础，早日成为Linux C/C++开发高手。

升级的内容

本书第1版热销多年，但Linux操作系统、开发软件在这几年已经有了新变化，加上读者对本书使用的反馈，本版升级做了以下修改：

（1）修改错误。读者反馈了一些书中的低级错误或瑕疵，笔者平时除了在本书技术交流QQ群中一一回复之外，也在本版中改正了这些错误和瑕疵。

（2）增加内容。原书所采用的操作系统是CentOS 7，本版移植到新的操作系统Ubuntu上。Linux下的应用软件开发环境目前有了更加方便且高效的工具和使用方法。

（3）删除内容。去掉“vi编辑器”的介绍，现在业界在做大型项目开发的时候已经没人使用它了。去掉“C++跨平台开发”一章，这一章内容偏向抽象的理论，不符合笔者的风格—贴近实战，实例要多。去掉“版本管理SVN”一章，这一章和编程本身没多大关系，需要的时候上网查看相关博客就能学会。去掉“Linux安全编程”一章，以降低学习难度。

本版改动是不小的，但也都是Linux业界编程所需要的。

本书示例源代码下载

本书配套示例源代码、作者QQ群技术交流服务。

技术支持与鸣谢

虽然编者尽了最大努力，但是书中难免会出现一些疏漏，希望读者不吝指正。

这里要感谢清华大学出版社的老师们，他们辛勤的工作使得本书得以顺利出版。

编  者

2024年3月

目录

目    录
第1章  Linux概述 1
1.1  什么是Linux 1
1.2  Linux的简史 2
1.3  Linux和Windows的比较 4
1.4  Linux主要应用领域 4
1.5  Linux的版本 5
1.6  使用哪个版本的Linux进行学习 5
1.7  Linux的特点 6
1.8  如何学习Linux 6
1.9  命令行还是图形界面 7
1.10  计算机启动的基本过程 7
1.10.1  按下电源 7
1.10.2  BIOS自检 7
1.10.3  系统引导 9
1.10.4  启动内核 10
1.11  认识Shell 11
1.12  图形界面和字符界面的切换 11
1.12.1  在不退出X-Window的情况下切换到字符界面 11
1.12.2  强行退出X-Window进入文本模式 12
1.12.3  设置每次开机进入字符界面 12
1.12.4  从字符界面进入图形界面 13
1.13  环境变量 14
第2章  搭建Linux C/C++开发环境 15
2.1  安装和配置虚拟机Linux 15
2.1.1  在VMware下安装Linux 15
2.1.2  开启登录时的root账号 18
2.1.3  配置Linux虚拟机环境 20
2.1.4  配置Linux虚拟机网络 24
2.1.5  通过终端工具连接Linux虚拟机 33
2.1.6  和虚拟机互传文件 36
2.2  gcc/g++编译器的使用 37
2.2.1  安装C/C++编译工具 37
2.2.2  gcc对C语言的编译过程 37
2.2.3  gcc所支持的后缀名文件 41
2.2.4  gcc的语法格式 42
2.2.5  gcc常见选项 44
2.2.6  g++的基本使用 54
2.3  搭建集成式开发环境 55
2.3.1  基于Visual C++ 2017搭建IDE 56
2.3.2  基于Visual Studio Code搭建IDE 59
2.4  搭建非集成式开发环境 70
2.4.1  基于Visual Studio Code编辑和上传源码 70
2.4.2  为何要学gdb调试器 74
2.4.3  gdb简介 74
2.4.4  重要准备 74
2.4.5  启动gdb 75
2.4.6  退出gdb 75
2.4.7  gdb的常用命令概述 76
2.4.8  file命令加载程序 77
2.4.9  list命令显示源码 77
2.4.10  run命令运行程序 80
2.4.11  break命令设置断点 82
第3章  C++语言基础 85
3.1  C++基础知识 85
3.1.1  C++程序结构 85
3.1.2  注释 88
3.1.3  变量和数据类型 88
3.1.4  标识 89
3.1.5  基本数据类型 89
3.1.6  变量的定义和C++11中的auto 90
3.1.7  变量的范围 93
3.1.8  变量初始化 94
3.1.9  常量 95
3.1.10  操作符/运算符 99
3.1.11  控制台交互 106
3.2  控制结构 110
3.2.1  条件结构 111
3.2.2  循环结构 112
3.2.3  分支控制和跳转 115
3.2.4  选择结构语句switch 116
3.3  函数 118
3.4  函数高级话题 122
3.4.1  参数按数值传递和按地址传递 122
3.4.2  函数参数默认值 124
3.4.3  函数重载 125
3.4.4  内联函数 125
3.4.5  递归 126
3.4.6  函数的声明 127
3.5  高级数据类型 128
3.5.1  数组 128
3.5.2  指针 138
3.5.3  动态分配内存 148
3.5.4  结构体 151
3.5.5  自定义数据类型 157
3.6  面向对象编程 160
3.6.1  类 160
3.6.2  构造函数和析构函数 163
3.6.3  构造函数重载 165
3.6.4  类的指针 167
3.6.5  由关键字struct和union定义的类 168
3.6.6  操作符重载 168
3.6.7  关键字this 171
3.6.8  静态成员 172
3.6.9  类之间的关系 173
3.6.10  多态 180
3.7  C++面向对象小结 186
3.8  C++高级知识 190
3.8.1  模板 190
3.8.2  命名空间 196
3.8.3  异常处理 200
3.8.4  预处理指令 203
3.8.5  预定义宏 206
3.8.6  C++11中的预定义宏 207
3.9  字符串 209
3.9.1  字符串基础 209
3.9.2  搜索与查找 217
3.10  再论异常处理 225
3.10.1  基本概念 225
3.10.2  抛出异常 225
3.10.3  捕获异常 226
3.10.4  C++标准异常 227
3.10.5  定义新的异常 227
3.11  再论函数模板 228
3.12  字符集 230
3.12.1  计算机上的3种字符集 230
3.12.2  查看Linux系统的字符集 232
3.12.3  修改Linux系统的字符集 233
3.12.4  Unicode编码的实现 233
3.12.5  C运行时库对Unicode的支持 238
3.12.6  C++标准库对Unicode的支持 238
3.12.7  字符集相关实例 239
第4章  Linux文件编程 240
4.1  文件系统及层次结构标准 240
4.2  文件的属性信息 241
4.3  i节点 242
4.3.1  基本概念 242
4.3.2  i节点的内容 242
4.3.3  i节点的使用状况 244
4.4  文件类型 246
4.4.1  普通文件 246
4.4.2  目录 247
4.4.3  块设备文件 248
4.4.4  字符设备文件 249
4.4.5  链接文件 249
4.5  文件权限 251
4.6  Linux文件I/O编程的基本方式 252
4.7  什么是I/O 252
4.8  Linux系统调用下的文件I/O编程 252
4.8.1  文件描述符 252
4.8.2  打开或创建文件 253
4.8.3  创建文件 255
4.8.4  关闭文件 256
4.8.5  读取文件中的数据 257
4.8.6  向文件写入数据 259
4.8.7  设定文件偏移量 260
4.8.8  获取文件状态 262
4.8.9  文件锁定 263
4.8.10  建立文件和内存映射 267
4.8.11  mmap和shm对比 270
4.9  C++方式下的文件I/O编程 271
4.9.1  流的概念 271
4.9.2  流的类库 271
4.9.3  打开文件 272
4.9.4  关闭文件 274
4.9.5  写入文件 274
4.9.6  读取文件 274
4.9.7  文件位置指针 276
4.9.8  状态标志符的验证 278
4.9.9  读写文件数据块 279
4.10  文件编程中的其他操作 281
4.10.1  获取文件有关信息 281
4.10.2  创建和删除文件目录项 283
第5章  多进程编程 286
5.1  进程的基本概念 286
5.2  进程的描述 287
5.2.1  进程的标识符 289
5.2.2  PID文件 291
5.3  进程的创建 294
5.3.1  使用fork创建进程 294
5.3.2  使用exec创建进程 295
5.3.3  使用system创建进程 301
5.4  进程调度 302
5.5  进程的分类 305
5.5.1  前台进程 305
5.5.2  后台进程 305
5.6  守护进程 306
5.6.1  守护进程的概念 306
5.6.2  守护进程的特点 307
5.6.3  查看守护进程 307
5.6.4  守护进程的分类 308
5.6.5  守护进程的常用启动方式 309
5.6.6  编写守护进程的步骤 309
第6章  Linux进程间的通信 312
6.1  信号 312
6.1.1  信号的基本概念 312
6.1.2  与信号相关的系统调用 317
6.2  管道 325
6.2.1  管道的基本概念 325
6.2.2  管道读写的特点 325
6.2.3  管道的局限性 326
6.2.4  创建管道函数pipe 326
6.2.5  读写管道函数read/write 326
6.2.6  等待子进程中断或结束的函数wait 327
6.2.7  使用管道的特殊情况 330
6.3  消息队列 330
6.3.1  创建和打开消息队列函数msgget 331
6.3.2  获取和设置消息队列的属性函数msgctl 332
6.3.3  将消息送入消息队列的函数msgsnd 333
6.3.4  从消息队列中读取一条新消息的函数msgrcv 333
6.3.5  生成键值函数ftok 334
第7章  C++ Web编程 342
7.1  CGI程序的工作方式 342
7.2  架设Web服务器Apache 343
第8章  多线程基本编程 346
8.1  使用多线程的好处 346
8.2  多线程编程的基本概念 347
8.2.1  操作系统和多线程 347
8.2.2  线程的基本概念 348
8.2.3  线程的状态 348
8.2.4  线程函数 349
8.2.5  线程标识 349
8.2.6  C++多线程开发的两种方式 349
8.3  利用POSIX多线程API函数进行多线程开发 350
8.3.1  线程的创建 350
8.3.2  线程的属性 355
8.3.3  线程的结束 366
8.3.4  线程退出时的清理机会 374
8.4  C++11中的线程类 379
8.4.1  线程的创建 380
8.4.2  线程的标识符 387
8.4.3  当前线程this_thread 388
第9章  多线程高级编程 393
9.1  多线程的同步和异步 393
9.2  线程同步 393
9.3  利用POSIX多线程API函数进行线程同步 398
9.3.1  互斥锁 398
9.3.2  读写锁 404
9.3.3  条件变量 411
9.4  C++11/14中的线程同步 417
9.5  线程池 421
9.5.1  线程池的定义 421
9.5.2  使用线程池的原因 421
9.5.3  用C++实现一个简单的线程池 422
第10章  Linux下的库 428
10.1  库的基本概念 428
10.2  库的分类 428
10.3  静态库 429
10.3.1  静态库的基本概念 429
10.3.2  静态库的创建和使用 429
10.4  动态库 432
10.4.1  动态库的基本概念 432
10.4.2  动态库的创建和使用 432
第11章  TCP/IP基础 437
11.1  什么是TCP/IP 437
11.2  TCP/IP的分层结构 437
11.3  应用层 441
11.3.1  DNS 441
11.3.2  端口的概念 442
11.4  传输层 442
11.4.1  TCP 442
11.4.2  UDP 443
11.5  网络层 443
11.5.1  IP 443
11.5.2  ARP 449
11.5.3  RARP 451
11.5.4  ICMP 452
11.6  数据链路层 459
11.6.1  数据链路层的基本概念 459
11.6.2  数据链路层的主要功能 460
第12章  套接字基础 462
12.1  网络程序的架构 463
12.2  套接字的类型 464
12.3  套接字的地址结构 464
12.4  主机字节序和网络字节序 465
12.5  出错信息的获取 467
第13章  TCP套接字编程 469
13.1  TCP套接字编程的基本步骤 469
13.2  协议簇和地址簇 470
13.3  socket地址 473
13.3.1  通用socket地址 473
13.3.2  专用socket地址 474
13.3.3  IP地址的转换 475
13.4  TCP套接字编程的相关函数 477
13.4.1  socket函数 477
13.4.2  bind函数 477
13.4.3  listen函数 480
13.4.4  accept函数 480
13.4.5  connect函数 480
13.4.6  write函数 483
13.4.7  read函数 484
13.4.8  send函数 484
13.4.9  recv函数 484
13.4.10  close函数 485
13.4.11  获得套接字地址 485
13.4.12  获得主机名称和主机信息 487
13.4.13  阻塞套接字的使用 489
13.4.14  非阻塞套接字的使用 496
第14章  UDP套接字编程 509
14.1  UDP套接字编程的基本步骤 509
14.2  UDP套接字编程的相关函数 510
14.2.1  消息发送函数sendto和sendmsg 510
14.2.2  消息接收函数recvfrom和recvmsg 512
14.3  实战UDP套接字 513
14.4  UDP丢包及无序问题 522
第15章  原始套接字编程 523
15.1  原始套接字概述 523
15.2  与标准套接字的区别 523
15.3  原始套接字的编程方法 524
15.4  面向链路层的原始套接字编程函数 524
15.4.1  创建原始套接字函数socket 524
15.4.2  接收函数recvfrom 525
15.4.3  发送函数sendto 526
15.5  以太网帧格式 529
15.6  获取网络接口的信息 530
15.7  实战链路层的原始套接字 534
15.7.1  常见的应用场景 534
15.7.2  混杂模式 560
15.7.3  链路层原始套接字开发注意事项 579
15.8  面向IP层的原始套接字编程 580
第16章  并发聊天服务器项目实战 588
16.1  系统平台的选择 588
16.1.1  应用系统平台模式的选择 588
16.1.2  C/S模式介绍 589
16.1.3  数据库系统的选择 590
16.2  系统需求分析 590
16.2.1  即时消息的一般需求 590
16.2.2  即时消息的协议需求 590
16.2.3  即时消息的安全需求 591
16.2.4  即时消息的加密和鉴别 591
16.2.5  即时消息的注册需求 591
16.2.6  即时消息的通信需求 591
16.3  系统总体设计 591
16.4  即时通信系统的实施原理 592
16.4.1  IM的工作方式 593
16.4.2  IM的基本技术原理 593
16.4.3  IM的通信方式 593
16.5  功能模块划分 594
16.5.1  模块划分 594
16.5.2  服务器端功能 595
16.5.3  客户端功能 595
16.5.4  服务器端多线程 595
16.5.5  客户端多线程 596
16.6  数据库设计 596
16.6.1  数据库的选择 596
16.6.2  准备MySQL环境 597
16.6.3  Linux下的MySQL的C编程 601
16.6.4  聊天系统数据库设计 607
16.7  服务器端设计 608
16.8  客户端设计 616

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