只放「写代码时会查」的语义与陷阱；完整解释回第 2 篇。
cc -std=c17 -D_GNU_SOURCE -Wall -Wextra -Werror -O2 -g prog.c -o prog
cc ... -pthread # 线程
cc ... -lrt # POSIX 实时（旧 glibc；新 glibc 已并入 libc）
cc ... -fsanitize=address,undefined # ASan/UBSan
cc ... -fsanitize=thread # TSan（不能与 ASan 同开）
- 系统调用失败返回
-1 并设 errno；成功不清 errno。
pthread_* 返回错误码本身，不设 errno。- 判断失败看返回值；只有失败后
errno 才有意义。
| API | 关键点 |
|---|
open(path, flags, mode) | O_CLOEXEC 默认加；mode & ~umask |
openat(dirfd, path, ...) | 避免 TOCTOU、限制沙箱逃逸 |
read(fd, buf, n) | 短读合法；0=EOF；EINTR 重试 |
write(fd, buf, n) | 短写合法；循环写剩余 |
pread/pwrite | 不改变共享偏移，原子定位 |
close(fd) | 失败不要重试（fd 可能被复用） |
dup/dup2 | 共享 struct file（偏移/flags） |
fcntl(F_GETFL/F_SETFL) | 可改 O_APPEND/O_NONBLOCK；不能改访问模式 |
mmap | MAP_SHARED/PRIVATE/ANONYMOUS；文件截断会 SIGBUS |
fsync/fdatasync | 数据+元数据 / 仅数据（及必要元数据） |
rename | 同文件系统原子替换；跨 FS 返回 EXDEV |
原子性：
/* 创建新文件，已存在则失败 */
int fd = open(path, O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL|O_CLOEXEC, 0644);
/* 追加写：每次 write 原子定位到末尾 */
int fd = open(path, O_WRONLY|O_APPEND|O_CREAT|O_CLOEXEC, 0644);
/* 原子发布：写临时文件 → fsync → rename → fsync(dir) */
| API | 关键点 |
|---|
fork() | 父得子 pid，子得 0，失败 -1；COW；fd 表复制 |
vfork() | 共享地址空间；子进程只能 _exit/exec |
execve() | 成功不返回；替换地址空间；pid 不变 |
waitpid(pid,&st,opt) | WIFEXITED/WEXITSTATUS/WIFSIGNALED/WTERMSIG |
waitid() | 可拿 siginfo（CLD_EXITED 等） |
exit() | 刷 stdio、跑 atexit；_exit() 不刷 |
system() | 经 shell，信号/注入风险；返回值要解码 |
posix_spawn() | 无 fork 的受限环境可用 |
fork 在 multithreaded 程序里只应调用 async-signal-safe 函数；malloc 后 fork 可能死锁。子进程退出用 _exit，避免重复刷新父进程的 stdio 缓冲。
struct sigaction sa = {0};
sa.sa_handler = handler;
sigemptyset(&sa.sa_mask);
sa.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;
sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
| 概念 | 要点 |
|---|
| 不可捕获 | SIGKILL、SIGSTOP |
| 阻塞 | sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &old) |
| 等待 | sigsuspend(&mask) 原子解除阻塞并睡眠 |
| 未决 | sigpending(&set) |
| 实时信号 | SIGRTMIN..SIGRTMAX，可排队 |
SA_RESTART | 可重启的调用自动重启；poll/epoll_wait/select 不会 |
| 处理器内 | 只调用 async-signal-safe 函数；用 volatile sig_atomic_t |
| 转 fd | self-pipe 或 signalfd |
EINTR 处理：
ssize_t n;
do { n = read(fd, buf, sizeof buf); } while (n == -1 && errno == EINTR);
| API | 关键点 |
|---|
pthread_create | 返回错误码；栈大小可设 pthread_attr |
pthread_join | 回收；detached 线程不能 join |
pthread_exit | 只结束当前线程；主线程 return 结束进程 |
pthread_mutex_lock | 普通/递归/错误检查；trylock/timedlock |
pthread_cond_wait | 原子释放锁并睡眠；必须 while 循环 |
pthread_cond_signal/broadcast | 至少一个/全部唤醒 |
sem_wait/sem_post | 计数信号量；sem_getvalue 仅调试 |
pthread_rwlock | 读多写少；写者可能饿死 |
pthread_barrier | 汇合点 |
pthread_key_create | TLS；__thread 更轻 |
条件变量正确写法：
pthread_mutex_lock(&m);
while (!ready) pthread_cond_wait(&cv, &m);
/* 消费 */
pthread_mutex_unlock(&m);
| 机制 | API | 适用 |
|---|
| 匿名管道 | pipe2(O_CLOEXEC) | 父子/兄弟进程 |
| FIFO | mkfifo + open | 无亲缘进程 |
| POSIX 消息队列 | mq_open/mq_send/mq_receive | 有边界消息、优先级 |
| POSIX 共享内存 | shm_open/ftruncate/mmap | 大块共享数据 |
| POSIX 信号量 | sem_open/sem_wait/sem_post | 跨进程同步 |
| UNIX socket | socket(AF_UNIX) | 本机双向、传 fd |
| 文件锁 | flock / fcntl(F_SETLK) | 单机互斥 |
共享内存本身不提供同步；必须配信号量或 PTHREAD_PROCESS_SHARED 互斥锁。
int s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC, 0);
int one = 1;
setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof one);
bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof addr);
listen(s, 128);
int c = accept4(s, NULL, NULL, SOCK_CLOEXEC);
| 主题 | 要点 |
|---|
bind | 端口 <1024 需 root/capability；INADDR_ANY |
listen backlog | accept 队列上限；somaxconn 封顶 |
accept | 新 fd 不继承 O_NONBLOCK；用 accept4 设 flags |
connect | 非阻塞返回 EINPROGRESS；用 poll(POLLOUT) 等 |
send/recv | 字节流无边界；短读/短写 |
shutdown(SHUT_WR) | 半关闭；对端读到 EOF |
SO_REUSEADDR | 快速重启；不等于 SO_REUSEPORT |
TCP_NODELAY | 关 Nagle；小包低延迟 |
SO_RCVTIMEO | 阻塞 socket 超时 |
SCM_RIGHTS | sendmsg/recvmsg 传 fd |
消息边界：长度前缀（推荐）或分隔符；不要假设一次 read 一条消息。
int ep = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
struct epoll_event ev = { .events = EPOLLIN | EPOLLET, .data.fd = fd };
epoll_ctl(ep, EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev);
int n = epoll_wait(ep, events, 64, -1);
| 模式 | 行为 | 纪律 |
|---|
| LT（水平） | 只要可读就持续通知 | 可以不一次读完 |
| ET（边缘） | 状态变化时通知一次 | fd 非阻塞；循环读到 EAGAIN |
EPOLLONESHOT | 触发一次后失效 | 重新 epoll_ctl(MOD) |
EPOLLEXCLUSIVE | 多 epoll 只唤醒一个 | 缓解惊群 |
EPOLLERR/HUP | 总是上报 | 必须关闭并 DEL |
epoll_wait 返回 0 是超时；-1 且 EINTR 可重试。
| 错误 | 常见原因 |
|---|
EINTR | 被信号打断；通常重试 |
EAGAIN/EWOULDBLOCK | 非阻塞暂无数据/缓冲区满 |
EACCES | 权限不足 |
ENOENT | 路径不存在 |
EEXIST | O_CREAT|O_EXCL 已存在 |
ENOSPC | 磁盘/inode 满 |
EMFILE | 进程 fd 耗尽 |
ENFILE | 系统 fd 耗尽 |
EINVAL | 参数/对齐/不支持 |
ESPIPE | 管道/套接字不支持 lseek |
EPIPE | 管道读端关闭；通常伴随 SIGPIPE |
ETIMEDOUT | 超时 |
ECONNRESET | 对端重置 |
EADDRINUSE | 端口被占用 |
ENOBUFS/ENOMEM | 内核内存不足 |
| 写法 | 问题 | 正确 |
|---|
if (read(...) != n) | 短读当错误 | 循环读到 EOF/够数 |
忽略 write 返回值 | 短写丢数据 | write_full |
close 重试 | fd 可能被复用 | 记录错误，不重试 |
if (pthread_mutex_lock(...) == -1) | 永远不成立 | 判断 rc != 0 |
条件变量用 if | 虚假唤醒 | while |
信号处理器里 printf | 非 async-signal-safe | write + 静态缓冲 |
fork 后子进程 exit | 重复刷 stdio | _exit |
mmap 文件后截断 | SIGBUS | 处理 SIGBUS/加锁 |
| ET 只读一次 | 丢事件 | 读到 EAGAIN |
accept 后忘 CLOEXEC | fd 泄漏给子进程 | accept4 |
open → read/write → close
fork → execve → waitpid
sigaction → kill/raise → handler/self-pipe
pthread_create → mutex/cond → join
socket → bind → listen → accept → recv/send → shutdown → close
epoll_create1 → epoll_ctl → epoll_wait → 处理 → 关闭
回 R.1 命令行速查；内核侧路径去 R.3，网络侧去 R.4。