UNIX编程艺术

Contents 序 xxv Part I 1 第1章 哲学 3 1.1 文化？什么文化 3 1.2 Unix的生命力 4 1.3 反对学习Unix文化的理由 5 1.4 Unix之失 6 1.5 Unix之得 7 1.5.1 开源软件 7 1.5.2 跨平台可移植性和开放标准 8 1.5.3 Internet和万维网 8 1.5.4 开源社区 9 1.5.5 从头到脚的灵活性 9 1.5.6 Unix Hack之趣 10 1.5.7 Unix的经验别处也可适用 11 1.6 Unix哲学基础 11 1.6.1 模块原则：使用简洁的接口拼合简单的部件 14 1.6.2 清晰原则: 清晰胜于机巧 14 1.6.3 组合原则：设计时考虑拼接组合 15 1.6.4 分离原则: 策略同机制分离，接口同引擎分离 16 1.6.5 简洁原则：设计要简洁，复杂度能低则低 17 1.6.6 吝啬原则: 除非确无它法，不要编写庞大的程序 18 1.6.7 透明性原则：设计要可见，以便审查和调试 18 1.6.8 健壮原则: 健壮源于透明与简洁 18 1.6.9 表示原则: 把知识叠入数据以求逻辑质朴而健壮 19 1.6.10 通俗原则：接口设计避免标新立异 20 1.6.11 缄默原则：如果一个程序没什么好说的，就保持沉默 20 1.6.12 补救原则: 出现异常时，马上退出并给出足量错误信息 21 1.6.13 经济原则: 宁花机器一分，不花程序员一秒 22 1.6.14 生成原则: 避免手工hack，尽量编写程序去生成程序 22 1.6.15 优化原则: 雕琢前先得有原型，跑之前先学会走 23 1.6.16 多样原则:决不相信所谓“不二法门”的断言 24 1.6.17 扩展原则: 设计着眼未来，未来总比预想快 24 1.7 Unix哲学之一言以蔽之 25 1.8 应用Unix哲学 26 1.9 态度也要紧 26 第2章 历史——双流记 29 2.1 Unix的起源及历史，1969－1995 29 2.1.1 创世纪：1969－1971 30 2.1.2 出埃及记：1971－1980 32 2.1.3 TCP/IP 和Unix内战：1980－1990 35 2.1.4 反击帝国：1991－1995 41 2.2 黑客的起源和历史：1961－1995 43 2.2.1 游戏在校园的林间：1961－1980 44 2.2.2 互联网大融合与自由软件运动：1981－1991 45 2.2.3 Linux 和实用主义者的应对：1991－1998 48 2.3 开源运动：1998年及之后 49 2.4 Unix的历史教训 51 第3章 对比： Unix哲学同其他哲学的比较 53 3.1 操作系统的风格元素 53 3.1.1 什么是操作系统的统一性理念 54 3.1.2 多任务能力 54 3.1.3 协作进程 55 3.1.4 内部边界 57 3.1.5 文件属性和记录结构 57 3.1.6 二进制文件格式 58 3.1.7 首选用户界面风格 58 3.1.8 目标受众 59 3.1.9 开发的门坎 60 3.2 操作系统的比较 61 3.2.1 VMS 61 3.2.2 MacOS 64 3.2.3 OS/2 65 3.2.4 Windows NT 68 3.2.5 BeOS 71 3.2.6 MVS 72 3.2.7 VM/CMS 74 3.2.8 Linux 76 3.3 种什么籽，得什么果 78 Part II 81 第4章 模块性：保持清晰，保持简洁 83 4.1 封装和*佳模块大小 85 4.2 紧凑性和正交性 87 4.2.1 紧凑性 87 4.2.2 正交性 89 4.2.3 SPOT原则 91 4.2.4 紧凑性和强单一中心 92 4.2.5 分离的价值 94 4.3 软件是多层的 95 4.3.1 自顶向下和自底向上 95 4.3.2 胶合层 97 4.3.3 实例分析：被视为薄胶合层的C语言 98 4.4 程序库 99 4.4.1 实例分析：GIMP插件 100 4.5 Unix和面向对象语言 101 4.6 模块式编码 103 第5章 文本化：好协议产生好实践 105 5.1 文本化的重要性 107 5.1.1 实例分析：Unix口令文件格式 109 5.1.2 实例分析：.newsrc格式 110 5.1.3 实例分析：PNG图形文件格式 111 5.2 数据文件元格式 112 5.2.1 DSV 风格 113 5.2.2 RFC 822 格式 114 5.2.3 Cookie-Jar格式 115 5.2.4 Record-Jar格式 116 5.2.5 XML 117 5.2.6 Windows INI 格式 119 5.2.7 Unix文本文件格式的约定 120 5.2.8 文件压缩的利弊 122 5.3 应用协议设计 123 5.3.1 实例分析：SMTP，一个简单的套接字协议 124 5.3.2 实例分析：POP3，邮局协议 124 5.3.3 实例分析：IMAP，互联网消息访问协议 126 5.4 应用协议元格式 127 5.4.1 经典的互联网应用元协议 127 5.4.2 作为通用应用协议的HTTP 128 5.4.3 BEEP：块可扩展交换协议 130 5.4.4 XML-RPC，SOAP和Jabber 131 第6章 透明性：来点儿光 133 6.1 研究实例 135 6.1.1 实例分析：audacity 135 6.1.2 实例分析：fetchmail的–v选项 136 6.1.3 实例分析：GCC 139 6.1.4 实例分析：kmail 140 6.1.5 实例分析：SNG 142 6.1.6 实例分析：Terminfo数据库 144 6.1.7 实例分析：Freeciv数据文件 146 6.2 为透明性和可显性而设计 148 6.2.1 透明性之禅 149 6.2.2 为透明性和可显性而编码 150 6.2.3 透明性和避免过度保护 151 6.2.4 透明性和可编辑的表现形式 152 6.2.5 透明性、故障诊断和故障恢复 153 6.3 为可维护性而设计 154 第7章 多道程序设计： 分离进程为独立的功能 157 7.1 从性能调整中分离复杂度控制 159 7.2 Unix IPC 方法的分类 160 7.2.1 把任务转给专门程序 160 7.2.2 管道、重定向和过滤器 161 7.2.3 包装器 166 7.2.4 安全性包装器和Bernstein链 167 7.2.5 从进程 168 7.2.6 对等进程间通信 169 7.3 要避免的问题和方法 176 7.3.1 废弃的Unix IPC方法 176 7.3.2 远程过程调用 178 7.3.3 线程——恐吓或威胁 180 7.4 在设计层次上的进程划分 181 第8章 微型语言：寻找歌唱的乐符 183 8.1 理解语言分类法 185 8.2 应用微型语言 187 8.2.1 案例分析：sng 187 8.2.2 案例分析：正则表达式 188 8.2.3 案例分析：Glade 191 8.2.4 案例分析：m4 193 8.2.5 案例分析：XSLT 194 8.2.6 案例分析：The Documenter's Workbench Tools 195 8.2.7 案例分析：fetchmail的运行控制语法 199 8.2.8 案例分析：awk 200 8.2.9 案例分析：PostScript 202 8.2.10 案例分析：bc和dc 203 8.2.11 案例分析：Emacs Lisp 205 8.2.12 案例分析：JavaScript 205 8.3 设计微型语言 206 8.3.1 选择正确的复杂度 207 8.3.2 扩展和嵌入语言 209 8.3.3 编写自定义语法 210 8.3.4 宏—慎用 210 8.3.5 语言还是应用协议 212 第9章 生成：提升规格说明的层次 215 9.1 数据驱动编程 216 9.1.1 实例分析：ascii 217 9.1.2 实例分析：统计学的垃圾邮件统计 218 9.1.3 实例分析：fetchmailconf中的元类改动 219 9.2 专用代码的生成 225 9.2.1 实例分析：生成ascii显示的代码 225 9.2.2 实例分析：为列表生成HTML代码 227 第10章 配置：迈出正确的**步 231 10.1 什么应是可配置的 231 10.2 配置在哪里 233 10.3 运行控制文件 234 10.3.1 实例分析：.netrc文件 236 10.3.2 到其它操作系统的可移植性 238 10.4 环境变量 238 10.4.1 系统环境变量 238 10.4.2 用户环境变量 240 10.4.3 何时使用环境变量 240 10.4.4 到其它操作系统的可移植性 242 10.5 命令行选项 242 10.5.1 从–a到–z的命令行选项 243 10.5.2 到其它操作系统的可移植性 248 10.6 如何挑选方法 248 10.6.1 实例分析：fetchmail 249 10.6.2 实例分析：XFree86服务器 251 10.7 论打破规则 252 第11章 接口：Unix环境下的用户接口设计模式 253 11.1 *小立异原则的应用 254 11.2 Unix接口设计的历史 256 11.3 接口设计评估 257 11.4 CLI和可视接口之间的权衡 259 11.4.1 实例分析：编写计算器程序的两种方式 262 11.5 透明度、表现力和可配置性 264 11.6 Unix接口设计模式 266 11.6.1 过滤器模式 266 11.6.2 Cantrip模式 268 11.6.3 源模式 268 11.6.4 接收器模式 269 11.6.5 编译器模式 269 11.6.6 ed模式 270 11.6.7 Roguelike 模式 270 11.6.8 “引擎和接口分离”模式 273 11.6.9 CLI服务器模式 278 11.6.10 基于语言的接口模式 279 11.7 应用Unix接口设计模式 280 11.7.1 11.8 网页浏览器作为通用前端 281 11.9 沉默是金 284 第12章 优化 287 12.1 什么也别做，就站在那儿 287 12.2 先估量，后优化 288 12.3 非定域性之害 290 12.4 吞吐量和延迟 291 12.4.1 批操作 292 12.4.2 重叠操作 293 12.4.3 缓存操作结果 293 第13章 复杂度：尽可能简单，但别简过了头 295 13.1 谈谈复杂度 296 13.1.1 复杂度的三个来源 296 13.1.2 接口复杂度和实现复杂度的折中 298 13.1.3 必然的、可能的和偶然的复杂度 299 13.1.4 映射复杂度 300 13.1.5 当简洁性不能胜任 302 13.2 五个编辑器的故事 302 13.2.1 ed 304 13.2.2 vi 305 13.2.3 Sam 306 13.2.4 Emacs 307 13.2.5 Wily 308 13.3 编辑器的适当规模 309 13.3.1 甄别复杂度问题 309 13.3.2 折衷无用 312 13.3.3 Emacs是个反Unix传统的论据吗 314 13.4 软件的适度规模 316 Part III 319 第14章 语言：C还是非C 321 14.1 Unix下语言的丰饶 321 14.2 为什么不是C 323 14.3 解释型语言和混合策略 325 14.4 语言评估 325 14.4.1 C 326 14.4.2 C++ 327 14.4.3 Shell 330 14.4.4 Perl 332 14.4.5 Tcl 334 14.4.6 Python 336 14.4.7 Java 339 14.4.8 Emacs Lisp 342 14.5 未来趋势 344 14.6 选择X工具包 346 第15章 工具：开发的战术 349 15.1 开发者友好的操作系统 349 15.2 编辑器选择 350 15.2.1 了解vi 351 15.2.2 了解Emacs 351 15.2.3 非虔诚的选择：两者兼用 352 15.3 专用代码生成器 352 15.3.1 yacc和lex 353 15.3.2 实例分析：fetchmailrc的语法 356 15.3.3 实例分析：Glade 356 15.4 make：自动化编译 357 15.4.1 make的基本理论 357 15.4.2 非C/C++开发中的make 359 15.4.3 通用生成目标 359 15.4.4 生成Makefile 362 15.5 版本控制系统 364 15.5.1 为什么需要版本控制 364 15.5.2 手工版本控制 365 15.5.3 自动化的版本控制 366 15.5.4 Unix的版本控制工具 367 15.6 运行期调试 369 15.7 性能分析 370 15.8 使用Emacs整合工具 370 15.8.1 Emacs和make 371 15.8.2 Emacs和运行期调试 371 15.8.3 Emacs和版本控制 371 15.8.4 Emacs和Profiling 372 15.8.5 像IDE一样，但更强 373 第16章 重用：论不要重新发明轮子 375 16.1 猪小兵的故事 376 16.2 透明性是重用的关键 379 16.3 从重用到开源 380 16.4 生命中*美好的就是“开放” 381 16.5 何处找 384 16.6 使用开源软件的问题 385 16.7 许可证问题 386 16.7.1 开放源码的资格 386 16.7.2 标准开放源码许可证 388 16.7.3 何时需要律师 390 Part IV 391 第17章 可移植性：软件可移植性与遵循标准 393 17.1 C语言的演化 394 17.1.1 早期的C语言 395 17.1.2 C 语言标准 396 17.2 Unix 标准 398 17.2.1 标准和Unix之战 398 17.2.2 庆功宴上的幽灵 401 17.2.3 开源世界的Unix标准 402 17.3 IETF和RFC标准化过程 403 17.4 规格DNA，代码RNA 405 17.5 可移植性编程 408 17.5.1 可移植性和编程语言选择 409 17.5.2 避免系统依赖性 412 17.5.3 移植工具 413 17.6 国际化 413 17.7 可移植性、开放标准以及开放源码 414 第18章 文档：向网络世界阐释代码 417 18.1 文档概念 418 18.2 Unix风格 420 18.2.1 大文档偏爱 420 18.2.2 文化风格 421 18.3 各种Unix文档格式 422 18.3.1 troff和Documenter's Workbench Tools 422 18.3.2 TEX 424 18.3.3 Texinfo 425 18.3.4 POD 425 18.3.5 HTML 426 18.3.6 DocBook 426 18.4 当前的混乱和可能的出路 426 18.5 DocBook 427 18.5.1 文档类型定义 427 18.5.2 其它DTD 428 18.5.3 DocBook 工具链 429 18.5.4 移植工具 431 18.5.5 编辑工具 432 18.5.6 相关标准和实践 433 18.5.7 SGML 433 18.5.8 XML-DocBook 参考书籍 433 18.6 编写Unix文档的*佳实践 434 第19章 开放源码：在Unix新社区中编程 437 19.1 Unix和开放源码 438 19.2 与开源开发者协同工作的*佳实践 440 19.2.1 良好的修补实践 440 19.2.2 良好的项目、档案文件命名实践 444 19.2.3 良好的开发实践 447 19.2.4 良好的发行制作实践 450 19.2.5 良好的交流实践 454 19.3 许可证的逻辑：如何挑选 456 19.4 为什么应使用某个标准许可证 457 19.5 各种开源许可证 457 19.5.1 MIT或者X Consortium许可证 457 19.5.2 经典BSD许可证 457 19.5.3 Artistic许可证 458 19.5.4 通用公共许可证 458 19.5.5 Mozilla 公共许可证 459 第20章 未来：危机与机遇 461 20.1 Unix传统中的必然和偶然 461 20.2 Plan 9：未来之路 464 20.3 Unix设计中的问题 466 20.3.1 Unix文件就是一大袋字节 466 20.3.2 Unix对GUI的支持孱弱 467 20.3.3 文件删除不可撤销 468 20.3.4 Unix假定文件系统是静态的 469 20.3.5 作业控制设计拙劣 469 20.3.6 Unix API 没有使用异常 470 20.3.7 ioctl(2)和fcntl(2)是个尴尬 471 20.3.8 Unix安全模型可能太过原始 471 20.3.9 Unix名字种类太多 472 20.3.10 文件系统可能有害论 472 20.3.11 朝向全局互联网地址空间 472 20.4 Unix的环境问题 473 20.5 Unix文化中的问题 475 20.6 信任的理由 477 附录A 缩写词表 479 附录B 参考文献 483 附录C 贡献者 495 附录D 无根的根：无名师的Unix心传 499 Colophon 510 索引 511