1. 什么是 POSIX

POSIX 全称 Portable Operating System Interface（可移植操作系统接口），是由 IEEE 定义的一系列 操作系统 API 标准。

• 它规定了 应用程序和操作系统之间的接口（主要是 C 函数调用）。
• 目的是让应用程序能在不同的类 Unix 系统（Linux、BSD、macOS…）之间移植时不用修改或只需少量修改。
• 属于 API 层面的标准，不是实现层面的。
  • 举例：fork() 这个函数在 Linux 和 macOS 都能用，是因为它们都遵循 POSIX。

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2. 举例说明

下面我用几个常见的 POSIX 接口对比说明：

(1) fork()

• POSIX 定义：pid_t fork(void);
• 作用：创建一个子进程，子进程和父进程几乎一样。

• 例子（POSIX 兼容代码）：

  #include <unistd.h>
  #include <stdio.h>
  #include <sys/types.h>
  
  int main() {
      pid_t pid = fork();
      if (pid == 0) {
          printf("Child process\n");
      } else {
          printf("Parent process\n");
      }
      return 0;
  }
  

  • 这段代码在 Linux、macOS、FreeBSD 上都能编译运行。
  • 因为 fork() 的接口是 POSIX 定义的。

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(2) read() / write()

• POSIX 定义：

  ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
  ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
  

• 作用：最基本的 I/O 接口。

• 例子：

  #include <unistd.h>
  #include <fcntl.h>
  
  int main() {
      char buf[100];
      int fd = open("test.txt", O_RDONLY);
      ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));
      write(STDOUT_FILENO, buf, n);
      return 0;
  }
  

  • 这段代码在 任何 POSIX 兼容系统上都能工作。
  • 因为 open/read/write 的行为都由 POSIX 定义。

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(3) 和非 POSIX 的对比

• POSIX 标准 API：
  • fork(), exec(), pipe(), pthread_create(), read(), write() …
• 非 POSIX API（系统私有扩展，跨平台不可移植）：
  • epoll_* （Linux 专有）
  • kqueue （BSD / macOS 专有）
  • Windows 的 CreateProcess()（完全不是 POSIX，除非用 Cygwin 之类的兼容层）

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3. 总结

• POSIX 就是一套操作系统 API 的标准，主要以 C 函数的形式提供。
• 它保证了应用程序只要用 POSIX API，就能在不同的 Unix 系统之间移植。
• 举例：
  • fork()、wait()、read()、write() → POSIX 定义，跨平台一致。
  • epoll、kqueue、Windows API → 系统私有，不是 POSIX，移植性差。

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POSIX 常见函数速查表

1. 进程管理

函数	头文件	功能	示例
fork()	<unistd.h>	创建一个子进程	c pid_t pid = fork(); if(pid==0){printf("child\n");}
exec() 系列	<unistd.h>	在当前进程中执行新程序	c execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
wait()	<sys/wait.h>	等待子进程退出	c int status; wait(&status);
getpid()	<unistd.h>	获取当前进程 PID	c printf("%d\n",getpid());
getppid()	<unistd.h>	获取父进程 PID	c printf("%d\n",getppid());

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2. 文件 I/O

函数	头文件	功能	示例
open()	<fcntl.h>	打开文件，返回文件描述符	c int fd=open("file.txt",O_RDONLY);
read()	<unistd.h>	从 fd 读取字节	c char buf[100]; read(fd,buf);
write()	<unistd.h>	向 fd 写入字节	c write(STDOUT_FILENO,"Hi\n");
close()	<unistd.h>	关闭文件描述符	c close(fd);
lseek()	<unistd.h>	移动文件指针	c lseek(fd,SEEK_END);

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3. 线程（POSIX 线程库 = pthread）

函数	头文件	功能	示例
pthread_create()	<pthread.h>	创建线程	c pthread_t t; pthread_create(&t,NULL,fn,NULL);
pthread_join()	<pthread.h>	等待线程结束	c pthread_join(t,NULL);
pthread_mutex_init()	<pthread.h>	初始化互斥锁	c pthread_mutex_t m=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_lock()	<pthread.h>	加锁	c pthread_mutex_lock(&m);
pthread_mutex_unlock()	<pthread.h>	解锁	c pthread_mutex_unlock(&m);

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4. 信号处理

函数	头文件	功能	示例
signal()	<signal.h>	设置信号处理函数	c signal(SIGINT, handler);
kill()	<signal.h>	向进程发送信号	c kill(pid,SIGTERM);
raise()	<signal.h>	向自己发送信号	c raise(SIGUSR1);
sigaction()	<signal.h>	高级信号处理	c struct sigaction sa; sa.sa_handler=handler; sigaction(SIGINT,&sa,NULL);

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5. 其他有用函数

函数	头文件	功能	示例
sleep()	<unistd.h>	暂停一段时间（秒）	c sleep(2);
usleep()	<unistd.h>	暂停微秒	c usleep(100000);
getcwd()	<unistd.h>	获取当前工作目录	c char buf[256]; getcwd(buf);
chdir()	<unistd.h>	改变工作目录	c chdir("/tmp");
pipe()	<unistd.h>	创建管道	c int fd[2]; pipe(fd);

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总结

• POSIX 保证这些 API 在类 Unix 系统（Linux、macOS、FreeBSD…）上可用，接口和语义一致。

• 如果你写的程序只用这些 POSIX API，就能很容易移植到不同的 Unix 系统。

• 但如果用 Linux 特有的 API（比如 epoll）、BSD 特有的 API（比如 kqueue），那就不再是 POSIX 兼容程序。