1. 简介
Linux C 编程是一种利用 C 语言编写应用程序在 Linux 操作系统上运行的能力。C 语言是 Linux 内核的编写语言，因此掌握 Linux C 编程能力对于开发和调试应用程序以及系统级软件非常重要。该能力在嵌入式系统开发、系统管理、网络编程等各个领域都具有广泛的应用。
2. 受挑战的技能
在这个 Linux C 编程能力测验中，你将受到以下几个方面的挑战：
2.1 编写基本程序
你将被要求编写一些基本的 C 程序，如打印字符串、计算数学表达式等。这可以帮助你熟悉 C 语言的基础语法和编程思想。
2.2 使用系统调用
Linux 提供了丰富的系统调用接口，可以用于操作文件、网络、进程等。你将被要求使用这些系统调用完成一些常见的任务，如创建和管理进程、读写文件等。
2.3 编写多线程程序
在 Linux 下，多线程编程是一种常见的并发编程模型。你将被要求编写一些多线程程序，掌握线程的创建、同步、通信等技巧。
3. 编写基本程序
在这个部分，你将被要求编写一些基本的 C 程序。
3.1 打印字符串
编写一个程序，打印出 "Hello, World!" 这个字符串。
#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello, World!\n");
return 0;
}
以上代码使用 C 标准库中的 printf 函数打印字符串。printf 函数用于格式化输出，其中的 %s 表示输出字符串，并使用转义字符 \n 表示换行。
3.2 计算数学表达式
编写一个程序，计算并打印出表达式 2 + 3 * 4 - 5 的结果。
#include <stdio.h>
int main() {
int result = 2 + 3 * 4 - 5;
printf("Result: %d\n", result);
return 0;
}
以上代码使用 C 语言的基本运算符进行计算，并将结果通过 printf 函数打印出来。
4. 使用系统调用
Linux 提供了丰富的系统调用接口，可以通过系统调用来操作文件、网络、进程等。在这个部分，你将使用一些常用的系统调用完成一些任务。
4.1 创建和管理进程
编写一个程序，创建一个子进程，并在子进程中打印出 "Child process"，在父进程中打印出 "Parent process"。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
printf("Child process\n");
} else if (pid > 0) {
printf("Parent process\n");
} else {
printf("Fork failed\n");
return 1;
}
return 0;
}
以上代码使用了 fork 系统调用创建子进程。fork 调用会返回两次，在子进程中返回 0，在父进程中返回子进程的 ID。通过判断返回值，可以在父子进程中执行不同的代码。
4.2 读写文件
编写一个程序，从文件 input.txt 中读取内容，并将内容写入到 output.txt 中。
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *input = fopen("input.txt", "r");
FILE *output = fopen("output.txt", "w");
if (input == NULL || output == NULL) {
printf("Failed to open file\n");
return 1;
}
char buffer[1024];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), input) != NULL) {
fputs(buffer, output);
}
fclose(input);
fclose(output);
return 0;
}
以上代码使用了 fopen、fgets 和 fputs 等文件操作函数来进行文件的读写操作。其中 "input.txt" 是要读取的文件名，"output.txt" 是要写入的文件名。
5. 编写多线程程序
Linux 支持多线程编程，你可以使用多线程来实现并行处理和共享数据。在这个部分，你将编写一些多线程程序。
5.1 创建线程
编写一个程序，创建两个线程，并在不同的线程中打印出不同的消息。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *printHello(void *arg) {
printf("Hello from thread %d\n", (int)arg);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_create(&thread1, NULL, printHello, (void *)1);
pthread_create(&thread2, NULL, printHello, (void *)2);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
return 0;
}
以上代码使用了 pthread_create 来创建线程，并使用 pthread_join 来等待线程的结束。每个线程都会调用 printHello 函数，打印出不同的消息。
5.2 线程同步
编写一个程序，创建两个线程，并实现线程间的同步。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int counter = 0;
void *incrementCounter(void *arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
counter++;
printf("Counter: %d\n", counter);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_create(&thread1, NULL, incrementCounter, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, incrementCounter, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
return 0;
}
以上代码使用了 pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock 来实现互斥量的加锁和解锁操作，保证了两个线程对共享变量 counter 的安全访问。
6. 总结
Linux C 编程能力是一项重要的技能，对于掌握 Linux 系统编程和应用程序开发至关重要。通过完成这些挑战，你可以提高自己的 Linux C 编程能力，为更复杂的开发和调试工作做好准备。