Shell（命令与脚本语法）

系统编程（一）shell的学习-CSDN博客

功能/概念	语法/关键字	参数/用法说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
定义函数	func_name() { commands; }	无参数或通过 $1 $2 ... 传参	函数执行	参数传递、全局变量	return 只能返回整数状态	定义函数打印参数，调用测试
调用函数	func_name arg1 arg2	传递参数	$? 获取返回值	参数数量、顺序	函数内部修改全局变量	调用函数后打印 $?
变量定义	var=value	字符串或数字	保存变量	空格、引号处理	$var 获取变量值	定义变量并打印
条件判断	if [ condition ]; then ... fi	[ ] 内支持 -f/-d/-z/-n 等	条件为真执行 then	[] 和 [[ ]] 区别	空格必须严格	判断文件是否存在
循环 for	for var in list; do ... done	list 可以是序列或数组	遍历执行	数组索引和序列生成	注意 in 后空格	for i in {1..5}; do echo $i; done
循环 while	while [ condition ]; do ... done	条件表达式	条件为真循环执行	无限循环风险	break/continue 使用	while [ $i -le 5 ]; do echo $i; i=$((i+1)); done
重定向输出	> / >>	> 覆盖，>> 追加	写入文件	覆盖风险	权限不足会失败	echo "test" > file.txt
标准输入	<	文件输入	命令读取文件	输入格式	文件必须存在	sort < file.txt
管道	`cmd1	cmd2`	cmd1 输出作为 cmd2 输入	数据流传递	阻塞问题	多管道组合
数组	arr=(a b c)	${arr[i]} 访问	保存多个值	索引越界	空格和引号注意	循环打印数组元素
字符串操作	${var#prefix} / ${var%suffix}	删除前缀/后缀	返回处理后字符串	语法复杂	注意 # 和 ## 区别	删除路径前缀
函数返回状态	return n	0 成功，非0失败	$? 获取返回值	只能返回整数	echo 输出不能作为 return	函数 return 1 后 echo $?
exit	exit n	退出状态	终止脚本执行	区分函数 return 和脚本 exit	exit 会终止整个脚本	脚本中使用 exit 测试
条件表达式	[ ] / [[ ]]	文件测试 -f -d，字符串 -z -n，数字 -eq -ne	返回 true/false	[] vs [[ ]]	[[ ]] 支持 &&
运算符	$(( expression ))	算术运算	返回整数结果	括号用法	空格问题	i=$((i+1))
注释	#	单行注释	无	无	多行需要多个 #	写注释测试
读入	read var	从标准输入读取	变量赋值	输入回车问题	-p 提示信息	read name; echo $name

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系统调用

系统编程（二）系统调用函数-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
打开文件	open(pathname, flags, mode)	pathname, flags, mode	成功返回 fd，失败 -1	flags 与 mode 组合	权限错误	打开文件写入后关闭
读取文件	read(fd, buf, count)	fd, buf, count	返回读取字节数，EOF 返回 0	阻塞与非阻塞	缓冲区大小	读取文件内容打印
写文件	write(fd, buf, count)	fd, buf, count	返回写入字节数	管道写满阻塞	注意长度和权限	写入文件后查看
关闭文件	close(fd)	fd	成功 0，失败 -1	文件描述符复用	不要重复使用 fd	关闭后访问测试
创建进程	fork()	无	父返回子 PID，子返回 0	父子执行顺序不确定	栈/堆独立，fd 继承	fork 后父子打印标识
替换进程映像	exec() 系列	参数数组以 NULL 结尾	成功不返回，失败 -1	参数和环境变量	execl/execlp/execv/execvp 区别	fork 后 exec ls -l
等待子进程	wait() / waitpid()	pid, &status, options	返回子 PID	防止僵尸	exit 与 _exit 区别	fork 后 wait 回收
退出进程	exit(status) / _exit(status)	status	无返回	exit 会刷新 stdio	exit vs _exit	fork 子进程调用测试
创建管道	pipe(fd[2])	fd[0] 读端, fd[1] 写端	成功 0	阻塞问题	必须在 fork 前创建	父写子读数据

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进程与父子进程

系统编程（三）：进程、父子关系与资源回收-CSDN博客

系统编程（三）进程的究极扩展-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
进程创建	fork() / vfork()	无	父返回子 PID，子返回 0	vfork 阻塞父进程	栈/堆独立	fork 打印 PID
父子继承	文件描述符、环境变量	无	继承资源	fd 共享可能冲突	注意关闭未用端	父写文件，子读文件
独立资源	栈、堆	无	修改互不影响	地址空间复制机制	子修改堆不影响父	子进程堆变量实验
回收子进程	wait() / waitpid()	pid, &status	成功返回子 PID	防止僵尸	exit 与 _exit 区别	fork 后 wait 回收

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信号

系统编程（四）进程间通信-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
信号注册	signal(signum, handler)	signum, handler	成功返回旧 handler，失败 SIG_ERR	异步执行	避免非重入函数	捕获 SIGINT 打印提示
高级信号	sigaction(signum, act, oldact)	signum, act, oldact	成功返回 0	配置复杂	可阻塞信号	捕获 SIGCHLD 防止僵尸
发送信号	kill(pid, signum)	pid, signum	成功 0，失败 -1	信号类型理解	kill -9 强制结束	fork 后子进程 kill
信号屏蔽	sigprocmask(how, set, oldset)	how: BLOCK/UNBLOCK	成功 0	阻塞与解除理解	避免屏蔽关键	屏蔽 SIGINT 测试

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匿名管道（pipe）

系统编程（五）进程间通信-管道-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
创建管道	pipe(fd[2])	fd[0] 读端，fd[1] 写端	成功 0，失败 -1	阻塞与非阻塞读写	必须在 fork 前创建	父写子读数据测试
读数据	read(fd[0], buf, size)	fd, buf, size	成功返回读字节数，EOF 返回 0	阻塞读，部分读	读写顺序匹配	子进程读取父进程写入的内容
写数据	write(fd[1], buf, size)	fd, buf, size	成功返回写字节数	阻塞写，管道满	注意写入长度	父进程写 hello
关闭管道	close(fd)	fd	成功 0	文件描述符复用	父子各自关闭未用端	关闭写端后子读 EOF

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命名管道（FIFO）

系统编程（五）进程间通信-管道-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
创建 FIFO	mkfifo(path, mode)	path:管道路径；mode:权限	成功 0，失败 -1	文件存在报错	权限设置	mkfifo /tmp/myfifo
打开管道	open(path, flags)	flags: O_RDONLY/O_WRONLY/O_NONBLOCK	返回 fd	阻塞 vs 非阻塞	O_NONBLOCK 不同效果	父写子读
读写数据	read(fd, buf, size) / write(fd, buf, size)	fd, buf, size	成功返回字节数	阻塞问题	管道缓冲区满/空	父写“hello”，子读并打印
删除管道	unlink(path)	path	成功 0	删除时仍被使用	避免删除使用中管道	删除 FIFO 后再访问测试

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消息队列

系统编程（六）进程间通信-消息队列-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
创建队列	msgget(key, flags)	key, flags	返回队列 ID，失败 -1	key 唯一	IPC_CREAT 避免重复	创建队列打印 ID
发送消息	msgsnd(msqid, msgp, msgsz, msgflg)	msqid, msgp, msgsz, msgflg	成功 0	队列满阻塞	消息长度 ≤ 队列限制	发送消息并查看接收
接收消息	msgrcv(msqid, msgp, msgsz, msgtyp, msgflg)	msqid, msgp, msgsz, msgtyp, msgflg	返回接收字节数	阻塞/非阻塞	msgtyp 匹配	接收指定类型消息
删除队列	msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL)	msqid	成功 0	队列仍被使用	确保无进程使用	删除队列后访问测试

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共享内存

系统编程（七）存储映射与共享内存-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
创建共享内存	shmget(key, size, flags)	key, size, flags	返回共享内存 ID	key 唯一性	size 合理	创建 1KB 共享内存
连接共享内存	shmat(shmid, addr, flags)	shmid, addr(NULL), flags	返回指针	并发访问	使用前需初始化	父写数据，子读数据
分离共享内存	shmdt(addr)	addr	成功 0	不重复分离	确保不再使用	子进程退出前 detach
删除共享内存	shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL)	shmid	成功 0	仍被使用时删除	删除前确保无进程使用	删除后访问失败

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存储映射

系统编程（七）存储映射与共享内存-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
文件映射	mmap(addr, length, prot, flags, fd, offset)	addr, length, prot, flags, fd, offset	返回映射起始地址，失败 MAP_FAILED	MAP_SHARED vs MAP_PRIVATE	fd 必须可访问	mmap 文件修改测试
解除映射	munmap(addr, length)	addr, length	成功 0	长度必须准确	避免重复解除	修改后 munmap 再访问
文件同步	msync(addr, length, flags)	addr, length, flags	成功 0	同步策略	MS_SYNC 阻塞	修改 mmap 区域同步到磁盘
匿名映射	`mmap(NULL, length, prot, MAP_ANONYMOUS	MAP_PRIVATE, -1, 0)`	length, prot	返回内存地址	匿名映射无文件	无 fd

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线程（pthread）

系统编程（八）线程-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
创建线程	pthread_create(&thread, attr, start_routine, arg)	thread, attr, start_routine, arg	成功 0	参数和返回值	必须指针传参	创建线程打印信息
退出线程	pthread_exit(retval)	retval	无返回	区分进程退出	主线程 join	在线程内部调用 pthread_exit
等待线程	pthread_join(thread, &retval)	thread, retval	成功 0	防止僵尸线程	join 后回收资源	多线程 join 打印返回值
分离线程	pthread_detach(thread)	thread	成功 0	分离线程不可 join	避免资源泄漏	detach 后线程自动回收
获取线程 ID	pthread_self()	无	返回线程 ID	无	无	打印当前线程 ID

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同步与互斥

系统编程（九）同步与互斥-CSDN博客

功能/概念	函数/关键字	参数说明	返回值/效果	难易点	注意事项	示例/实验提示
互斥锁初始化	pthread_mutex_init(&mutex, attr)	mutex, attr	成功 0	锁类型	默认 PTHREAD_MUTEX_DEFAULT	初始化锁后保护共享变量
加锁	pthread_mutex_lock(&mutex)	mutex	成功 0	阻塞锁，死锁风险	必须解锁	多线程共享资源加锁实验
尝试加锁	pthread_mutex_trylock(&mutex)	mutex	成功 0，失败 EBUSY	非阻塞	避免死循环	资源忙时 trylock
解锁	pthread_mutex_unlock(&mutex)	mutex	成功 0	忘记解锁死锁	成对使用 lock/unlock	修改共享变量再 unlock
条件变量初始化	pthread_cond_init(&cond, attr)	cond, attr	成功 0	条件变量配合 mutex	必须加锁	初始化后等待条件
等待条件	pthread_cond_wait(&cond, &mutex)	cond, mutex	阻塞等待条件	虚假唤醒	与互斥锁配合	线程等待条件变量，其他线程 signal
条件变量唤醒	pthread_cond_signal(&cond) / pthread_cond_broadcast(&cond)	cond	唤醒一个或所有等待线程	signal vs broadcast	信号可能丢失	一个线程 signal，多个线程等待

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信号量（补充部分）

函数/操作	函数原型	参数说明	功能说明	返回值	适用场景
System V 信号量
semget	int semget(key_t key, int nsems, int semflg);	key：信号量键值 nsems：信号量个数 semflg：标志位（IPC_CREAT, 权限0666）	创建或获取一个信号量集	成功返回信号量集ID，失败返回-1	多进程共享信号量，经典IPC方式
semctl	int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...);	semid：信号量集ID semnum：信号量编号 cmd：操作命令（SETVAL, GETVAL, IPC_RMID等） union semun：可选，传递值	控制信号量（设置值、获取值、删除等）	依命令不同，成功返回0或值，失败返回-1	管理信号量的值和状态
semop	int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops);	semid：信号量集ID sops：操作数组 nsops：操作个数 struct sembuf { sem_num, sem_op, sem_flg }	对信号量进行P/V操作（-1=wait, +1=post）	成功返回0，失败返回-1	实现多进程互斥或同步
POSIX 无名信号量（线程间/进程间）
sem_init	int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);	sem：信号量指针 pshared：0=线程间共享，非0=进程间共享 value：初始值	初始化信号量	成功返回0，失败返回-1	线程或进程间同步
sem_destroy	int sem_destroy(sem_t *sem);	sem：信号量指针	销毁信号量，释放资源	成功返回0，失败返回-1	线程结束后清理资源
sem_wait	int sem_wait(sem_t *sem);	sem：信号量指针	P操作，信号量-1，阻塞等待	成功返回0，失败返回-1	等待资源可用
sem_trywait	int sem_trywait(sem_t *sem);	sem：信号量指针	P操作，非阻塞，如果资源不可用立即返回	成功返回0，失败返回-1	需要非阻塞尝试获取资源
sem_post	int sem_post(sem_t *sem);	sem：信号量指针	V操作，信号量+1，唤醒等待线程	成功返回0，失败返回-1	释放资源或通知其他线程
sem_getvalue	int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);	sem：信号量指针 sval：存储信号量值	获取当前信号量值	成功返回0，失败返回-1	查看信号量状态
POSIX 有名信号量
sem_open	sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);	name：信号量名字（如 "/mysem"） oflag：O_CREAT, O_EXCL mode：权限 value：初始值	创建/打开一个有名信号量	成功返回 sem_t*，失败返回 SEM_FAILED	跨进程共享信号量
sem_close	int sem_close(sem_t *sem);	sem：信号量指针	关闭有名信号量	成功返回0，失败返回-1	不再使用信号量时关闭
sem_unlink	int sem_unlink(const char *name);	name：信号量名字	删除有名信号量	成功返回0，失败返回-1	清理有名信号量

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