<<UNIX环境高级编程>>之第三章理解

第三章 文件I/O
1.引言:大多数unix文件I/O只需用到5个函数:open,read,write,lseek以及close.然后说明不同”缓存器长度”对read和write函数的影响:
2.unbufferedI/O:不带缓存指的是每个read和write都调用内核中的一个系统调用.这些不带缓存的I/O函数不是ANSI C的组成部分,但是是POSIX.1和XPG3的组成部分.
3.原子操作:涉及在多个进程间共享资源,原子操作的概念非常重要.在”操作系统”中的原子操作，就是不能被更高等级”中断抢夺优先”的操作。
4.文件描述符:第一章提过.补充:unix shell 使文件描述符0与进程标准输入结合,文件描述符1与标准输出结合,文件描述符2与标准出错结合.文件描述符的范围是0~OPEN_MAX.
5.open函数:调用open函数可以打开或创建一个文件.

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int open(const char* pathname, int oflag,.../*,mode_t mode */);(尚未理解这种定义方法)

返回:成功返回文件描述符,出错返回-1.
理解:第三个参数写为”…”,没见过,书上说法是说明余下参数和类型可以变化的方法.open可以实现打开和创建功能,仅当创建新文件才使用第三个参数.pathname是打开或创建文件的名字.oflag参数定义在

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int creat(const char* pathname, mode_t mode );等价 open(pathname,0|1|2(读写方式),mode);

mode:表示文件存取许可权,以后会说明.
以此可看出,creat函数无法指定读写方式,其默认为以只写方式打开所创建文件.
7.close函数:关闭一个打开的文件,并释放该进程加在该文件上的所有记录锁(关于锁,12章3节会提到).

#include <unistd.h>int close(int filedes);

8.lseek函数:每个打开文件都有一个与其关联的”当前文件位移量”(非负整数,用以度量从文件开始处计算的字节数).读写操作都从当前文件位移量处开始,并使位移量增加所读或写的字节数.通常,当打开一个文件时,除非制定O_APPEND选择项,否则该位移量被设置为0.
lseek显示定位一个打开文件．

#include <sys/types.h>#include <unistd.h>off_t lseek(int filedes,off_t offset,int whence);

对参数offset的解释与参数whence的值有关.1.whence是SEEK_SET,则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset个字节.2.whence是SEEK_CUR,则将该文件的位移量设置为其当前值加offset,OFFSET可正可负.3.whence是SEEK_END,则将该文件的位移量设置为文件长度加offset,offset可正可负.若lseek成功执行,则返回新的文件位移量.off_t currpos;currpos = lseek(fd,0,SEEK_CUR);例:

include

include “apue.h”

int main(void)
{
if(lseek(STDIN_FILENO,0,SEEK_CUR) == -1)
printf(“cannot seek\n”);
else
printf(“seek OK\n”);
exit(0);
}

./3-1 < apue.h
seek OK

首先说下重定向问题:第一章提过:>或<,$ cmd >ｆｉｌｅ　把ｃｍｄ命令的输出重定向到文件ｆｉｌｅ中．如果ｆｉｌｅ已经存在，则清空原有文件．￥ｃｍｄ　＜　ｆｉｌｅ　把ｃｍｄ命令从ＦＩＬＥ读入；这就很好理解以上命令了．ｌｓｅｅｋ仅将当前的文件位移量记录在内核内它并不引起任何的Ｉ／Ｏ操作．然后，该位移量用于下一个读或写操作．空洞文件：文件位移量可以大于文件的当前长度，在这种情况下，对该文件的下一次写将延长该文件，并在文件中构成一个空洞，这一点是允许的．（位于文件中但没有写过的字节都读为０）．实例：创建具有空洞的文件．#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include "apue.h"char buf1[] = "abcdefghij";char buf2[] = "ABCDEFGHIJ";int main(void){        int fd;        if( (fd = creat("file.hole",FILE_MODE)) < 0)                err_sys("creat error");        if(write(fd,buf1,10) != 10)                err_sys("buf1 write error");        /*offset now = 10 */        if(lseek(fd,40,SEEK_SET) == -1)                err_sys("lseek error");        /*offset now = 40 */        if(write(fd,buf2,10) != 10)                err_sys("buf2 write error");        /*offset now = 50 */        exit(0);}yichen@yichen-Lenovo-G510:~$ ls -l file.hole-rw-r--r-- 1 yichen yichen 50 1月  13 12:08 file.holeyichen@yichen-Lenovo-G510:~$ od -c file.hole0000000   a   b   c   d   e   f   g   h   i   j  \0  \0  \0  \0  \0  \00000020  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \00000040  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0  \0   A   B   C   D   E   F   G   H0000060   I   J0000062

我们来看运行后的变化：ls -l 检查其大小，ｏｄ　－ｃ　检查其实际内容．我们发现中间的未写字节都不读为＼０；

９．ｒｅａｄ函数：从已打开文件中读取数据．

＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｕｎｉｓｔｄ．ｈ＞ｓｓｉｚｅ＿ｔ　ｒｅａｄ（ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ，ｖｏｉｄ　＊　ｂｕｆｆ，ｓｉｚｅ＿ｔ　ｎｂｙｔｅｓ）

有多种情况可使实际读到的字节数少于要求读字节数：
１．读普通文件时，在读到要求字节数之前已到达了文件尾端．
２．当从终端设备读时，通常一次最多读一行．（第１１章讲如何改变）．
３．当从网络读时，网络中的缓冲机构可能造成返回值小于所要求读的字节数．
４．某些面向记录的设备，例如磁带，一次最多返回一个记录．
１０．ｗｒｉｔｅ函数：向已打开文件写入数据．

＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｕｎｉｓｔ．ｈ＞ｓｓｉｚｅ＿ｔ　ｗｒｉｔｅ（ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ，ｃｏｎｓｔ　ｖｏｉｄ　＊　ｂｕｆｆ，ｓｉｚｅ＿ｔ　ｎｂｙｔｅｓ）；

对于普通文件，写操作从文件的当前位移量处开始．
１１．Ｉ／Ｏ效率：与ＢＵＦＦＳＩＺＥ的选取有关，当ＢＵＦＦＳＩＺＥ达到８１９２后不再减小．
１２．文件共享：ｕｎｉｘ支持在不同进程间共享打开文件．
１３．内核数据结构：每个进程在进程表都有一个记录项，每个记录项有一张打开文件描述符表，可将其视为一个矢量，每个描述符占用一项．
文件描述符：文件描述符标志，指向一个文件表项的指针；
文件表（内核为所有打开文件维持一张文件表）：文件状态标志，当前文件位移量，指向该文件ｖ节点表项的指针．
ｖ节点结构（每个打开文件都有）：包含了文件类型和对此文件进行各种操作的函数的指针信息．


１４．原子操作：任何一个要求多余一个函数调用的操作都不能称为原子操作，因为在两个函数调用之间，内核有可能会临时挂机该进程．
１５．ｄｕｐ和ｄｕｐ２函数：可用来复制一个现存的文件描述符

＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｕｎｉｓｔｄ．ｈ＞ｉｎｔ　ｄｕｐ（ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ）；ｉｎｔ　ｄｕｐ２（ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ，ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ２）；

ｄｕｐ：返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值．
ｄｕｐ２：可以用ｆｉｌｅｄｅｓ２参数制定新描述符的数值．如果ｆｉｌｅｄｅｓ２已经打开，则现将其关闭．如若ｆｉｌｅｄｅｓ等于ｆｉｌｅｄｅｓ２，则ｄｕｐ２返回ｆｉｌｅｄｅｓ２，而不关闭它．
这些函数返回的新文件描述符与参数ｆｉｌｅｄｅｓ共享同一个文件表项．如图：
我们假定进程执行了ｎｅｗｆｄ　＝　ｄｕｐ（１）；那么下一个可用描述符是３（０，１，２由ｓｈｅｌｌ打开）．
复制一个文件描述符另一种方法是使用ｆｃｎｔｌ函数．

ｄｕｐ（ｆｉｌｅｄｅｓ）　等价　ｆｃｎｔｌ（ｆｉｌｅｄｅｓ，Ｆ＿ＤＵＰＦＤ，０）；ｄｕｐ２（ｆｉｌｅｄｅｓ，ｆｉｌｅｄｅｓ２）　等价　ｃｌｏｓｅ（ｆｉｌｅｄｅｓ２）；ｆｃｎｔｌ（ｆｉｌｅｄｅｓ，Ｆ＿ＤＵＰＦＤ，ｆｉｌｅｄｅｓ２）；区别；ｄｕｐ２是原子操作，而ｆｃｎｔｌ不是．１６．ｆｃｎｔｌ函数：可以改变已经打开文件的性质．＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｓｙｓ／ｔｙｐｅｓ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｕｎｉｓｔｄ．ｈ＞＃ｉｎｃｌｕｄｅ　＜ｆｃｎｔｌ．ｈ＞ｉｎｔ　ｆｃｎｔｌ（ｉｎｔ　ｆｉｌｅｄｅｓ，ｉｎｔ　ｃｍｄ，．．．／＊　ｉｎｔ　ａｒｇ　＊／）；

ｆｃｎｔｌ函数的五种功能：
１．复制一个现存的描述符（ｃｍｄ　＝　Ｆ＿ＤＵＰＦＤ）；
２．获得／设置文件描述符标记（ｃｍｄ　＝　Ｆ＿ＧＥＴＦＤ或Ｆ＿ＳＥＴＦＤ）．
３．获得／设置文件状态标志（ｃｍｄ　＝　Ｆ＿ＧＥＴＦＬ或Ｆ＿ＳＥＴＦＬ）．
４．获得／设置异步Ｉ／Ｏ权（ｃｍｄ　＝　Ｆ＿ＧＥＴＯＷＮ或Ｆ＿ＳＥＴＯＷＮ）．
５．获得／设置记录锁（ｃｍｄ　＝　Ｆ＿ＧＥＴＬＫ，Ｆ＿ＳＥＴＬＫ或Ｆ＿ＳＥＴＬＫＷ）．
好，具体函数，用时具体查询．下一章．