unix 环境高级编程-3-文件I/O（3.1~3.9）

3.2文件描述符

对内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用。文件描述符是一个非负整数。当打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进城返回一个文件描述符。当读或者写一个问一个文件时候，使用open或者create返回文件描述符标识该文件。将其作为参数传递给read或者write。

unix系统shell使用文件描述符0与进城的标准输入相关联。文件描述符1与标准输出有关联。文件描述符2与标准出错输出相关联。

#define 0 STDIN_FILENO
#define 1 STDOUT_FILENO
#define 2 STDERR_FILENO

文件描述符的范围0~OPEN_MAX,目前都将其增至63.

3.3open函数

调用open函数可以打开或者创建一个文件。

#include <fcntl.h>

int open(const char* pathname,int oflag,...);

...表示仅当创建新文件时候才使用第三个参数。

pathname 表示打开或者创建的文件名字。oflag参数可用来说明此函数的多个选项。有如下常量 O_RDONLY（只读 0）,O_WRONLY（只写1）,O_RDWR(读写打开 2)。上述三个参数必须指定切只能指定一个

下边的参数是可选的。O_APPEND ,每次写的时候追加到尾端。O_CREATE,创建文件，但是mode要指定访问权限。O_EXCL,判断是否文件存在。。。。。还有许多参数请参考http://www.cs.utah.edu/dept/old/texinfo/glibc-manual-0.02/library_1.html

同步输入输出：O_DSYNC ,O_RSYNC,O_SYNC

由open返回的文件描述符一定是最小的未使用的描述符数值。

3.4create函数

也可以调用create创建一个新文件。

#include<fcntl.h>
int create(const char* pathname，mode_t mode);

返回值，若成功，则返回为只写打开的文件描述符，若出错，则返回-1；

此函数相当于open（path那么，O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,mode）;

3.5close 函数

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

关闭文件，若成功返回0，不成功返回-1；

3.6lseek函数
每打开的文件都有一个与其相关连的“当前文件偏移量”，通常是非负整数。通常读写操作都是从偏移量开始的。系统默认情况下打开文件时，偏移量为0，当设置O_APPEND。

实例

#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);

}
 

运行结果

lseek 将当前文件的的偏移量记录在内核中，他并不引起任何I/O。然后该偏移量用户下一个读写操作。文件偏移量可以大于文件的当前长度，在这种情况下，对该文件的下一次系将加长该文件。并在文件中构成一个空洞。位于文件中并没有写过的字节都被度为0.

#include "apue.h"
#include "fcntl.h"

char buf1[]="abcdefghij";
char buf2[]="ABCDEFGHIJ";

int main(void)
{
        int fd;
        if(fd=creat("file.hole",FILE_MODE)<0)
                err_sys("create error");
        if(write(fd,buf1,10)!=10)
                err_sys("buf1 write error");
        if(lseek(fd,16384,SEEK_SET)==-1)
                err_sys("lseek error");
        if(write,(fd,buf2,10)!=10)
                err_sys("lseek error");
        exit(0);



}

运行结果

空洞文件是存在的。

3.7read 函数

调用read函数从打开的文件中读取数据。

#include<unistd.h>

ssize_t read(int filedes,void* buf,size_t nbytes）；

若成功则返回读到的字节数，若以到文件结尾则返回0，若出错则返回-1；

经典定义：首先，void*表示通用指针

其次，返回值必须是带符号整数。ssize_t，已返回字节数，0，-1

第三个参数不带符号，这允许一个16为的实现一次读写数据大65534个字节。

3.8 write函数

调用write函数向打开的文件写数据

#include<unistd.h>

ssize_t write( int fileds,const void* buf,size_t nbytes);

成功返回已经写的字节，失败返回-1；

3.9 I/O效率

示例：将标准输入复制到标准输出

#include "apue.h"
#define BUFFSIZE 4096 

int main(void)
{
        int n;
        char buf[BUFFSIZE];

        while((n=read(STDIN_FILENO,buf ,BUFFSIZE))>0)
                if(write(STDOUT_FILENO,buf,n)!=n)
                err_sys("write error");

        if(n<0)
           err_sys("read error");

        exit(0);


}

书中有对此程序的测试，BUFFSIZE 设置从1到524288，系统CPU时间最小为4096，当逐渐增大，时间又变长了，但变化很小。