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核心系统调用与 API 速查表（Quick Reference）
进程与线程
| API / 系统调用 | 头文件 | 说明 |
|---|
fork() | <unistd.h> | 创建子进程（复制当前进程）；父进程返回子 PID，子进程返回 0 |
execvp(path, argv) | <unistd.h> | 用新程序覆盖当前进程的代码/数据；成功不返回 |
waitpid(pid, &status, opts) | <sys/wait.h> | 等待子进程结束并回收退出状态（防僵尸） |
getpid() / getppid() | <unistd.h> | 获取当前进程/父进程 PID |
exit(status) | <stdlib.h> | 终止进程（返回状态给父进程） |
std::thread t(f, args) | <thread> | C++ 创建线程；t.join() 等待，t.detach() 分离 |
pthread_create/join | <pthread.h> | POSIX 线程创建/等待（C 语言） |
clone(fn, stack, flags, …) | <sched.h> | Linux 底层线程/进程创建（fork 的实现基础） |
setuid/setgid | <unistd.h> | 放弃/切换特权（最小权限原则） |
同步
| API | 头文件 | 说明 |
|---|
std::mutex | <mutex> | 互斥锁：lock() 阻塞获取，unlock() 释放，try_lock() 非阻塞 |
std::lock_guard / std::unique_lock | <mutex> | RAII 锁包装（构造加锁、析构解锁）；unique_lock 可配合条件变量 |
std::condition_variable | <condition_variable> | 条件变量：wait(lock) 原子释放锁并睡眠；notify_one()/notify_all() 唤醒 |
std::atomic<T> | <atomic> | 原子类型（如 std::atomic<bool>），编译为原子指令（如 exchange） |
pthread_mutex_lock/unlock | <pthread.h> | POSIX 互斥锁 |
pthread_cond_wait/signal | <pthread.h> | POSIX 条件变量 |
内存
| API / 系统调用 | 头文件 | 说明 |
|---|
malloc / free、new / delete | <stdlib.h> / C++ | 堆内存分配/释放（走空闲链表/slab；不足时向 OS 申请） |
mmap(addr, len, prot, flags, fd, off) | <sys/mman.h> | 把文件/匿名区域映射进虚拟地址空间（Assign5 核心） |
munmap(addr, len) | <sys/mman.h> | 解除映射 |
mprotect(addr, len, prot) | <sys/mman.h> | 修改页的访问权限（PROT_NONE/READ/WRITE，制造伪缺页） |
msync(addr, len, flags) | <sys/mman.h> | 把脏页写回文件 |
brk/sbrk | <unistd.h> | 扩展/收缩数据段（堆） |
std::shared_ptr<T> | <memory> | 引用计数智能指针（注意循环引用需 weak_ptr） |
文件与目录
| API / 系统调用 | 头文件 | 说明 |
|---|
open(path, flags, mode) | <fcntl.h> | 打开文件/创建设备描述符；内核逐级查目录、载入 inode |
close(fd) | <unistd.h> | 关闭文件描述符 |
read(fd, buf, n) / write(fd, buf, n) | <unistd.h> | 从当前偏移顺序读写（块缓存/延迟写） |
pread/pwrite(fd, buf, n, off) | <unistd.h> | 指定偏移的随机读写（数据库常用） |
fsync(fd) / fdatasync(fd) | <unistd.h> | 强制把脏块刷到磁盘（耐久性） |
lseek(fd, off, whence) | <unistd.h> | 移动文件偏移 |
ftruncate(fd, len) | <unistd.h> | 设置文件长度 |
stat / fstat / lstat | <sys/stat.h> | 获取文件元数据（inode 信息：大小、权限、nlink；lstat 不跟随符号链接） |
link(old, new) | <unistd.h> | 创建硬链接（共享 inode，nlink++） |
symlink(target, linkpath) | <unistd.h> | 创建符号链接（内容为路径字符串） |
unlink(path)（rm） | <unistd.h> | 删除目录项（硬链接计数–；计数归零才释放数据） |
mkdir/rmdir/opendir/readdir | <sys/stat.h> <dirent.h> | 目录操作 |
chmod/chown | <sys/stat.h> | 修改权限/属主（保护机制） |
dup/dup2 | <unistd.h> | 复制文件描述符（重定向，如 ls > out） |
pipe(fds) | <unistd.h> | 创建管道（进程间通信，生产者-消费者的系统形态） |
fstrim / TRIM | 命令行 / ioctl | 通知 SSD 释放的块（闪存管理） |
进程间通信与其它
| API / 系统调用 | 头文件 | 说明 |
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pipe、dup2 | <unistd.h> | 管道与重定向 |
signal / sigaction | <csignal> <signal.h> | 信号处理（如捕获 SIGSEGV 模拟缺页） |
nice(inc) / shell nice -n | <unistd.h> | 调整进程调度优先级（-20..+19） |
ptrace | <sys/ptrace.h> | 进程追踪（gdb 的基础） |
getuid/setuid | <unistd.h> | 用户身份查询/切换（信任边界） |
备注：本笔记中的图表（ASCII 图）根据讲义幻灯片重新绘制；代码示例为教学用途的简化版本。讲义中还有更多深入案例（如 Lecture 5 的 Pipe 逐版本推演、Lecture 9 的链接器三遍扫描实例、Lecture 20 的读块 23/1040 例子），建议结合原始 PDF 学习：https://web.stanford.edu/class/archive/cs/cs111/cs111.1266/
