第1章Linux C語言程序設計1
1.1C語言1
1.1.1C語言簡介1
1.1.2C語言發展歷史2
1.1.3C語言特點2
1.2Linux簡介3
1.3Linux C語言程序設計簡介4
1.3.1Linux應用編程、繫統編程和內核編程4
1.3.2Linux圖形界面編程4
1.4Linux C語言編程環境5
1.4.1安裝Ubuntu Linux虛擬機5
1.4.2gedit、vim和nano5
1.4.3C語言編譯器及集成開發環境6
1.4.4編寫Hello World程序7
1.5使用gcc編譯程序7
1.6使用make和Makefile構建程序9
1.7使用cmake和CMakeLists.txt構建程序15
1.8完整的編譯過程17
1.9習題18第2章C語言基礎Ⅰ21
2.1數據21
2.1.1數據類型21
2.1.2常量23
2.1.3變量和標識符25
2.1.4數據類型轉換26
2.1.5轉義字符(轉義序列)28
2.2運算符29
2.2.1運算符和表達式29
2.2.2算術運算312.2.3賦值運算32
2.2.4關繫運算32
2.2.5邏輯運算符33
2.2.6條件運算符33
2.2.7逗號運算符34
2.2.8sizeof運算符與typedef類型聲明34
2.2.9位運算35
2.2.10復合賦值運算符36
2.3結構化程序設計37
2.3.1順序結構37
2.3.2分支結構38
2.3.3循環結構40
2.4輸入/輸出44
2.4.1標準輸出函數printf44
2.4.2標準輸入函數scanf47
2.5數組49
2.5.1一維數組49
2.5.2二維數組50
2.5.3一維字符數組51
2.5.4一維字符數組的輸入/輸出52
2.5.5字符串處理函數53
2.5.6二維字符數組55
2.6習題56第3章C語言基礎Ⅱ60
3.1函數60
3.1.1函數定義和聲明60
3.1.2函數調用及參數傳遞61
3.1.3函數的嵌套與遞歸65
3.1.4回調函數66
3.1.5return語句67
3.1.6全局變量、局部變量和作用域67
3.1.7變量的存儲類別及生存期68
3.1.8內部函數和外部函數70
3.2預處理71
3.2.1預處理的步驟71
3.2.2宏定義和內聯函數72
3.2.3條件編譯74
3.2.4文件包含74
3.3指針76
3.3.1指針的基本運算76
3.3.2指針與數組80
3.3.3指針與const限定符82
3.3.4指針與字符串84
3.3.5指針函數與函數指針84
3.3.6再講回調函數85
3.3.7可變參數87
3.3.8二級指針與多級指針89
3.3.9指針數組和數組指針90
3.3.10動態內存管理91
3.4結構體、共用體和枚舉93
3.4.1結構體93
3.4.2位域94
3.4.3共用體95
3.4.4枚舉96
3.5零長數組、變長數組和動態數組98
3.6編碼風格與縮進工具indent100
3.7習題102第4章鏈表106
4.1單向鏈表106
4.1.1單鏈表結構與鏈表結點類型106
4.1.2創建單鏈表107
4.1.3插入結點108
4.1.4刪除結點109
4.1.5讀取結點109
4.1.6查找結點110
4.1.7打印單鏈表110
4.1.8逆轉單鏈表111
4.1.9構建單循環鏈表111
4.1.10銷毀單鏈表111
4.1.11主函數及測試結果112
4.2雙向鏈表113
4.2.1雙鏈表結構與鏈表結點類型113
4.2.2創建雙鏈表114
4.2.3插入結點115
4.2.4刪除結點116
4.2.5讀取結點116
4.2.6查找結點117
4.2.7打印雙鏈表117
4.2.8逆轉雙鏈表118
4.2.9構建雙循環鏈表118
4.2.10銷毀雙循環鏈表119
4.2.11主函數及測試結果119
4.3內核鏈表120
4.3.1list_head120
4.3.2offsetof、container_of和list_entry121
4.3.3鏈表初始化122
4.3.4插入結點122
4.3.5刪除結點123
4.3.6替換結點123
4.3.7移動結點124
4.3.8判斷函數124
4.3.9合並結點125
4.3.10遍歷鏈表126
4.3.11用戶空間使用內核鏈表126
4.4習題128第5章C標準庫130
5.1C語言標準和glibc130
5.2標準輸入/輸出函數庫(stdio.h)132
5.2.1fopen/fclose132
5.2.2stdin/stdout/stderr134
5.2.3errno與perror函數135
5.2.4以字節為單位的I/O函數136
5.2.5以字符串為單位的I/O函數138
5.2.6以記錄為單位的I/O函數139
5.2.7格式化讀寫文件141
5.2.8操作讀寫位置的函數142
5.2.9FILE結構體及I/O緩衝區144
5.3標準工具函數庫(stdlib.h)147
5.3.1動態內存分配與釋放147
5.3.2整數算術149
5.3.3隨機數150
5.3.4數值字符串轉換151
5.3.5寬字符和多字節字符轉換152
5.4字符串處理函數庫(string.h)156
5.4.1初始化字符串156
5.4.2取字符串的長度157
5.4.3復制字符串157
5.4.4比較字符串159
5.4.5搜索字符串160
5.4.6連接字符串161
5.4.7分割字符串161
5.4.8本地函數163
5.5字符處理函數庫(ctype.h)165
5.6數學函數庫(math.h)167
5.7學生信息管理繫統的設計與實現169
5.7.1繫統設計要求170
5.7.2繫統設計170
5.7.3函數設計170
5.7.4參考程序173
5.7.5運行結果178
5.8習題179第6章Linux繫統調用182
6.1C庫函數和Linux繫統調用182
6.2進程管理184
6.3進程間通信186
6.4exec函數族189
6.5文件管理192
6.6習題199第7章Socket編程201
7.1Socket基本概念201
7.1.1Socket簡介201
7.1.2網絡字節序與主機字節序202
7.1.3Socket地址結構203
7.1.4地址轉換函數205
7.1.5C/S架構206
7.2基於TCP的網絡程序207
7.2.1簡單C/S應用程序的設計207
7.2.2交互式C/S應用程序的設計213
7.2.3簡單聊天室應用程序的設計(select)215
7.2.4聊天室應用程序的設計(select)220
7.2.5簡單C/S應用程序的設計(epoll)228
7.3基於UDP的網絡程序233
7.3.1簡單C/S應用程序的設計233
7.3.2簡單聊天室應用程序的設計236
7.4原始套接字編程239
7.5UDS242
7.6習題244第8章Pthreads編程246
8.1Pthreads概述246
8.1.1Linux進程和線程246
8.1.2Linux線程模型247
8.1.3Pthreads簡介248
8.2Pthreads函數248
8.2.1創建線程248
8.2.2線程同步與互斥252
8.3Pthreads編程示例255
8.3.1讀者寫者255
8.3.2生產者消費者258
8.3.3哲學家就餐259
8.4習題261第9章GTK圖形界面編程263
9.1GTK簡介263
9.2GLib簡介264
9.3信號和回調函數264
9.4GTK控件267
9.4.1容器控件267
9.4.2非容器控件267
9.5GTK圖形界面編程268
9.5.1Hello World268
9.5.2GtkGrid270
9.5.3Custom Drawing271
9.5.4用GtkBuilder創建界面274
9.5.5Cambalache277
9.6GTK圖形界面聊天室280
9.6.1聊天室服務器端281
9.6.2聊天室客戶端285
9.6.3測試294
9.7習題295附錄ASCII碼表297參考文獻298

C語言是目前非常流行的高級程序設計語言之一，是許多計算機專業人員和計算機愛好者學習程序設計的首選語言。但是，許多學過C語言的讀者在學習C語言之前以及學習過程中經常會問: “學習C語言能做什麼？”甚至有人學完C語言後感慨: “學完C語言仍然不知道能做什麼。”其實，編者認為學習C語言有兩個目標: 第一，為學習其他編程語言打下堅實的基礎。因為計算機編程語言都是相通的，學好C語言可以為學習其他高級程序設計語言提供幫助，本書第2、3、5、6章可以達到該目標。第二，使用C語言真正開發有實際意義的程序，這正是本書所追求的目標。要使用C語言開發有實際意義的程序，就要清楚C語言的真正應用場景。目前市面上大多數操作繫統是用C語言編寫的；如編譯器、數據庫、虛擬機、多媒體庫、圖形庫等很多基礎軟件是用C語言實現的；如Lua、Python腳本語言等很多流行的編程語言也是用C語言實現的。在嵌入式繫統開發中，比如固件、BSP、內核驅動等，除了少量的彙編代碼外，大部分是用C語言開發的；互聯網中的許多服務器程序也是用C語言開發的。總之，在整個計算機軟件世界中，C語言發揮著中流砥柱的作用。
讀者可能對Linux並不熟悉，但是Linux早已深刻影響著我們生活的方方面面，從超級計算機、巨型機，到手機(Android)，再到各種家電和嵌入式設備，內部都運行著Linux。另外，Linux支撐起了整個因特網。C語言和Linux操作繫統有著密不可分的“血緣”關繫，因此本書的主要目標是幫助讀者掌握基於Linux的各種軟件的C語言開發方法，為讀者以後步入廣闊的Linux世界打下堅實的基礎。本書所有示例代碼都是正確無誤的。之前沒有接觸過Linux操作繫統的讀者，可以根據本書的第一個視頻安裝Linux虛擬機，搭建好Linux C語言編程環境。
本書提供配套課件、教學大綱和習題參考答案等多種教學資源，還提供了70多個教學視頻，讀者在學習的過程中，掃描教學視頻二維碼可以觀看視頻。
本書由新鄉學院教師、北京郵電大學計算機專業博士張同光擔任主編，由河南師範大學劉春紅、新鄉學院田喬梅、電能易購(北京)科技有限公司武曉龍、新鄉學院宋麗麗擔任副主編，參加編寫的人員還有鄭州輕工業大學陳明。其中，張同光編寫第1～4章，劉春紅、武曉龍和宋麗麗共同編寫第5章、第7章、第8章的8.2節和第9章，田喬梅編寫第6章，陳明編寫第8章的8.1節、8.3節、8.4節和附錄。全書最後由張同光統稿和定稿。
本書得到了河南省高等教育教學改革研究與實踐重點項目(No.2021SJGLX106)、河南省科技攻關項目(No.202102210146)、網絡與交換技術國家重點實驗室開放課題(SKLNST2020101)以及高效能服務器和存儲技術國家重點實驗室的支持，在此表示感謝。
由於編者水平有限，書中欠妥之處敬請廣大讀者批評指正。

編者
2023年3月