UNIX标准及实现

Posted 2020-10-01 李学文

UNIX 标准

1. ISO C：意图是提供C程序的可移植性，使得它能够适合于大量不同的操作系统。

   • 该标准不仅定义了C程序设计语言的语法和语义，还定义了标准库

2. POSIX(Portable Operating System Interface): 指的是可移植操作系统接口。该标准的目的是提升应用程序在各种UNIX系统环境之间的可移植性。它定义了“符合POSIX”的操作系统必须提供的各种服务。

   • POSIX 包含了 ISO C 标准库函数

3. SUS(Single Unix Specification)：是 POSIX 标准的一个超集，他定义了一些附加接口扩展了 POSIX 规范提供的功能。

4. 上述三个标准只是定义了接口的规范，而具体的实现由厂商来完成。目前UNIX主要有以下实现：

   • SVR4(UNIX System V Release 4) ——AT&T的UNIX系统实验室的产品。
   • 4.4 BSD(Berkeley Software Distribution) ——加州大学伯克利分校的计算机系统研究组（CSRG）研究开发和分发的。
   • FreeBSD——基础是4.4BSD-Lite
   • Linux——Linus Torvalds在1991年为替代MINIX而研发的。
   • Mac OS X——基于Mach内核和FreeBSD操作系统的组合。类似于FreeBSD和Linux。
   • Solaris——Sun公司开发的UNIX系统版本。基于SVR4。

限制

1. 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
   • 运行时限制，如文件名最长多少个字符

2. 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。

3. 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）

4. 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_MAX和 PATH_MAX 常量

5. 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

6. 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); //fd 为文件描述符
   

   • 参数：
     • name：指定的限制值。name参数是系统定义的常量
       • 以 _SC_开头的常量用于 sysconf函数
       • 以 -PC_开头的常量用于pathconf和fpathconf函数
     • pathname：文件名
     • fd：打开文件的文件描述符
   • 返回值：
     • 成功：返回对应的限制值
     • 失败： 返回 -1

   这三个函数失败的情况：

   • 若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