CSAPP（10）System-Level I/O

Unix I/O

当一个程序告诉内核它想open一个程序时，内核会返回一个descriptor(在避免重复后返回最小）。通过shell创建的进程默认打开了三个文件：standard input（descriptor 0），standard output（descriptor 1），standard error（descriptor 2）。可以使用里面的常量来表示 。
内核维护着一个file position来表示文件的偏移量，程序可以通过seek来设置
对于一个大小为$m$bytes的文件，当从位置$k$使用read操作读取nbytes的时候，$k$也会改变，当$k\ge m$的时候，会触发end-of-file，需要注意并不存在EOF这个字符

Opening and Closing Files

#include 
#include 
#include 

int open(char *filename,int flags,mode_t mode);
int close(int fd);

flags

其中flags可以有下列取值范围：

• O_RDONLY
  reading only
• O_WRONLY
  writing only
• O_RDWR
  reading & writing
• O_CREATE
  没有则创建
• O_TRUNC
  文件存在则truncate
• O_APPEND
  从末尾开始写
  上面的flag可以一起使用，例如

fd=Open("foo.text",O_WRONLY|O_APPEND,0);

mode

mode有以下取值范围

	USR	GRP（group）	OTH（others）
R	S_IRUSR	S_IRGRP	S_IROTH
W	S_IWUSR	S_IWGRP	S_IWOTH
X	S_IXUSR	S_IXGRP	S_IXOTH

可以配合umask来设置mode，如下所示

#define DEF_MODE S_IRUSR|IWUSR|IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH
#define DEF_UMASK S_IWGRP|S_IWOTH
unmask(DEF_UMASK);
fd=Open("foo.txt",O_CREATE|O_TRUNC|O_WRONY,DEF_MODE);

Reading and Writing Files

#include 
//return number of bytes if ok,0 on EOF,-1 on error
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t n);
//return number of bytes if ok,-1 on error
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t n);

Robust Reading and Writing with the Rio Package

Reading File Metadata

#include 
#include 
//return 0 if ok,-1 on error
int stat(const char *filename,struct stat *buf);
int fstat(int fd,struct stat *buf);

上面两个函数的差别就是第一个入参使用了文件名或者descriptor。至于struct stat结构如下

struct stat{
	dev_t			st_dev;//divice
	ino_t			st_ino;//inode
	mode_t			st_mode;//protection and file type
	nlink_t			st_nlink;//number of hard links
	uid_t			st_uid;//owner user id
	gid_t			st_gid;//owner group id
	dev_t			st_rdev;//device type if inode
	off_t			st_size;//total size in bytes
	unsigned long	st_blksize;//blocksize
	unsigned long	st_blocks;//number of blocks allocated
	time_t			st_atime;//time of last access
	time_t 			st_mtime;//time of last modification
	time_t			st_ctime;//time of last change
};

Sharing Files

文件的共享涉及到三张表descriptor table，file table，v-node table，其中后两张表有可能多个进程共享，对于第二张表的共享如下图所示.此时需要注意父子进程对文件的读写会相互影响。

I/O Redirection

#include 
int dup2(int oldfd,int newfd);

IO重定向使用上面方法，其本质如下图所示（拷贝了descriptor table的值）

Standard I/O

ANSI C在Unix I/O的基础上提供了一些更高级的IO函数，被称为standard I/O library。同样默认有三个File

#include 
extern FILE *stdin;
extern FILE *stdout;
extern FILE *stderr;

Which IO Functions Should I Use

这里提到了文件IO和网络IO的差别，最终建议时文件io可以使用标准库，而网络io不要这样做。