关于I/O可以先参考这些文章,但是这里可能还是有所不同。分析系统级别的I/O有什么不一样的地方。
文件I/O
高级I/O
标准库I/O
开篇介绍了三个级别的I/O的区别之处。所有语言的运行时系统都提供执行I/O的较高级别的工具。例如,标准I/O库;在UNIX系统中,是通过使用由内核提供的系统级I/O函数来实现这些较高级别的I/O函数的。介绍UNIX I/O和标准I/O的一般概念,展示在C程序中如何可靠地使用它们。
一、UNIX I/O
在UNIX系统中有一个说法,一切皆文件。所有的I/O设备,如网络、磁盘都被模型化为文件,而所有的输入和输出都被当做对相应文件的读和写来执行。这种将设备映射为文件的方式,允许UNIX内核引出一个简单、低级的应用接口,称为UNIX I/O,这使得所有的输入和输出都能以一种统一且一致的方式来执行。
打开文件 打开文件操作完成以后才能对文件进行一些列的操作,打开完成过以后会返回一个文件描述符,它在后续对此文件的所有操作中标识这个文件,内核记录有关这个打开文件的所有信息。
改变当前的文件位置。
读写文件
关闭文件 应用完成了对文件的访问之后,就通知内核关闭这个文件,内核释放文件打开时创建的数据结构,并将这个描述符恢复到可用的描述符池中。进程终止,内核也会关闭所有打开的文件并释放他们的存储器资源。
二、打开和关闭文件
关于打开文件的基本操作,这里就不再累述,就是关于几个函数的解释,在上面的三篇文章中有解释。
int open(char *filename,int flags,mode_t mode);
其中打开标志flags有三种基本标志:O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR。也可以和其他三种(O_CREAT、O_TRUNC、O_APPEND)组合使用。mode参数指定了新文件的访问权限位。(这次终于看到完全的mode参数的使用方法了)
三、读和写文件
在系统I/O中读写文件用的系统函数为read()和write()函数来执行。
[cpp] view plaincopy
#include
ssize_t read(int fd,void * buf,size_t n);
ssize_t write(int fd,void *buf,size_t n);
read函数从描述符为fd的当前文件位置拷贝最多n个字节到存储器位置buf。返回值-1表示一个错误,而返回值0表示EOF。否则,返回值表示的是实际传送的字节数量。而write函数从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。返回值要么为-1要么为写入的字节数目。
[cpp] view plaincopy
/* $begin cpstdin */
#include "csapp.h"
int main(void)
{
char c;
while(Read(STDIN_FILENO, &c, 1) != 0)
Write(STDOUT_FILENO, &c, 1);
exit(0);
}
/* $end cpstdin */
关于在文件中定位使用的函数为lseek,在I/O库中使用的函数为fseek。
(ps:size_t和ssize_t的区别,前者是unsigned int,而后者是int)
有些情况下,read和write传送的字节比应用程序要求的要少,出现这种情况的原因如下:
读时遇到EOF。此时read返回0来发出EOF信号。
从终端读文本行。如果打开文件是与终端相关联,那么每个read函数将以此传送一个文本行,返回的不足值等于文本行的大小。
读和写网络套接字。可能会出现阻塞现象。(我一定会在进程间通信的时候弄清楚这个事情的前前后后,后后前前!!!)
实际上,除了EOF,在读磁盘文件时,将不会遇到不足值,而且在写磁盘文件时,也不会遇到不足值。然而,如果你想创建健壮的网络应用,就必须反复调用read和write处理不足值,直到所有需要的字节都传送完毕。(这一点在UNIX网络编程中已经领略过了!!)
四、用RIO包健壮地读写
这个包会处理上面的不足,RIO提供了方便、健壮和高效的I/O。提供了两类不同的函数:
无缓冲的输入输出函数 直接在存储器和文件之间传送数据,没有应用级缓冲,它们对将二进制数据读写到网络和从网络读写二进制数据尤其有用。
带缓冲的输入函数
[cpp] view plaincopy
ssize_t rio_readn(int fd,void *usrbuf,size_t n);
ssize_t rio_writen(int fd,void *usrbuf,size_t n);
对同一个描述符,可以任意交错地调用rio_readn和rio_writen。一个问本行的末尾都有一个换行符,那么像读取一个文本中的行数怎么办,使用read读取换行符这个方法不是很妥当,可以调用一个包装函数(rio_readineb),它从一个内部读缓冲区拷贝一个文本行,当缓冲区为空时,会自动地调用read重新填满缓冲区。也就是说,这些函数都是缓冲区操作而言的。
五、读取文件元数据
应用程序能够通过调用stat和fstat函数检索到关于文件的信息(有时也称为文件的元数据)
[cpp] view plaincopy
#include
#include
int stat(const char *filename,struct stat *buf);
int fstat(int fd,struct stat *buf);
若成功,返回0,若出错则为-1.stat以一个文件名为输入,并且填充buf结构体。fstat函数只不过是以文件描述符而不是文件名作为输入。
[cpp] view plaincopy
struct stat {
#if defined(__ARMEB__)
unsigned short st_dev;
unsigned short __pad1;
#else
unsigned long st_dev;
#endif
unsigned long st_ino;
unsigned short st_mode;
unsigned short st_nlink;
unsigned short st_uid;
unsigned short st_gid;
#if defined(__ARMEB__)
unsigned short st_rdev;
unsigned short __pad2;
#else
unsigned long st_rdev;
#endif
unsigned long st_size;
unsigned long st_blksize;
unsigned long st_blocks;
unsigned long st_atime;
unsigned long st_atime_nsec;
unsigned long st_mtime;
unsigned long st_mtime_nsec;
unsigned long st_ctime;
unsigned long st_ctime_nsec;
unsigned long __unused4;
unsigned long __unused5;
};
其中st_size成员包含了文件的字节大小。st_mode为文件访问许可位。UNIX提供的宏指令根据st_mode成员来确定文件的类型:S_ISREG(),这是一个普通文件么;S_ISDIR(),这是一个目录文件么;S_ISSOCK()这是一个网络套接字么。使用一下这个函数
[cpp] view plaincopy
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd,size;
struct stat buf_stat;
memset(&buf_stat,0x00,sizeof(buf_stat));
fd=stat("stat.c",&buf_stat);
printf("%d\n",(int)buf_stat.st_size);
return 0;
}
六、共享问价
内核用三个相关的数据结构来表示打开的文件:
描述符表(descriptor table)
文件表(file table)
v-node表(v-node table)
下面通过几张图看一下父子进程是怎么共享文件的
七、I/O重定向
八、标准I/O
九、I/O使用的抉择方法
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