unix环境编程第三章笔记
3.2 文件描述符
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，内核向进程返回一个文件描述符，对于内核而言，所有打开的文件都是通过文件描述符引用。
3.3函数open和openat
原型：
int open (const char * path,int oflag,......);
int openat (int fd, const char * path,int oflag , ......);//两函数的返回值若成功返回文件描述符，若出错返回-1.参数path是要打开或创建的名字
oflag参数表示如何打开文件：
O_RDONLY //只读打开
O_WRONLY //只写打开
O_RDWR //读、写打开
O_APPEND //每次读写时都要追加到文件的底端
O_CREAT //若文件不存在则创建它，使用时open函数需要说明第三参数为mode（openat（）函数需要说明第四参数为mode）
参数fd把两函数区分开来：
1.如果path指定的是绝对路径时，fd将被自动忽略，两函数无区别；
2..如果path指定的是相对路径时，fd参数指出了相对路径名在文件系统中的开始地址。
3.如果path指定的是相对路径时，fd参数具有特殊值AT_FDCWD 路径名在当前工作目录中获取，此时两者功能相似。
openat()函数存在意义：
1.可以使用相对路劲名打开目录中的文件，不仅仅只是打开当前工作目录。
2.避免TOCTTOU错误。
TOCTTOU错误： 如果有两个基于文件的函数调用，其中第二个调用依赖于第一个调用的结果，那么程序是脆弱的。因为两个调用并不是原子操作，在两个函数调用之间文件可能改变了，这样也就造成了第一个调用的结果就不再有效，是的程序最终的结果是错误的
creat 函数
int creat(const char * path , mode_t mode);
等价于
open(path,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC , mode )
3.6函数lseek
每一个打开文件都有一个与其相关联的“当前文件偏移量，当一个文件打开时除非指定O_APPEND选项，否则偏移量被设置为0；
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);//若成功返回新的文件偏移量；若出错返回-1；
whence 有三种设置：
| whence | 表示的内容 |
|---|---|
| SEEK_SET | 偏移量为从文件开头处的offset个字节 |
| SEEK_CUR | 偏移量为从当前偏移位置加offset个字节(offset可正可负) |
| SEEK_END | 偏移量为从文件的结尾加offset个字节(offset可正可负) |
有的系统也把上述三个用0、1、2来表示。
文件空洞：文件的偏移量大于当前文件长度时，当下一次改文件执行写操作时，中间有空白。
文件中的空洞并不要求在磁盘上占用存储区。
od 命令//使用该命令观察文件的实际内容(文件空洞显示\0)
od -c 文件名//-c 表示以字符方式打印文件内容
注意：和cat命令的区别
3.7 read函数
int read (int fd, char * buf, unsigned nbytes);//从文件中读到buf中
返回读到的字节数，若读到结尾返回0，出错返回-1；
3.8 write 函数
size_t write (int fd, char * buf, unsigned nbytes);//从文件中读到buf中
返回读到的字节数，出错返回-1；
3.10文件的共享
进程打开文件：
（1）每一个进程在进程表中有一个记录项，记录项中包含一张打开文件描述符的表，每一个文件描述符包含：a.文件描述符的标志 b.指向一个文件表项的指针；
（2）每一个文件表项包含：
a.文件的状态标志；
b.当前文件偏移量；
c. v节点表项的指针；
（3）v节点包含：文件类型、对文件进行操作的各种指针，i节点；
i节点包含：文件的所有者、文件的长度、文件数据所在磁盘上的位置指针。
3.11原子操作
原子操作指的是由多步组成的一个操作。
原子操作的两个函数：
size_t pread(int fd, void *buf , size_t nbytes, off_t offset);
//相当于先调用lseek后调用read,返回读到的字节数，若已到文件结尾返回0，出错返回-1；
size_t pwrite(int fd, void *buf , size_t nbytes, off_t offset);
//相当于先调用lseek后调用write,返回已写的字节数，出错返回-1；
3.12函数dup和dup2
//复制一个现有文件描述符
//函数返回值若成功，返回新的文件描述符，出错返回-1；
int dup (int fd);
int dup2 (int fd, int fd2);//返回的文件描述符可以通过第二个参数”可用的文件描述符“指定。如果“可用的文件描述符“是打开状态，则会被关闭；如果”现存的文件描述符“和”可用的文件描述符“一样，则不会关闭
图3 内核dup后内核的数据结构
更多关于dup和dup2函数的信息：
http://www.01happy.com/c-dup-dup2/
3.14函数fcntl
int fcntl(int fd, int cmd, …);
函数的功能：
1、复制一个已有的描述符（cmd =F_DUPFD或 F_DUPFD_CLOEXEC）;
2、 获取/设置文件描述符标志（cmd=F_GETFD或F_SETFD）;
3、 获取/设置文件状态标志（cmd=F_GETFL或F_SETFL）;
4、 获取/设置异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）;
5、 获取/设置记录锁（cmd=F_GETLK或F_SETLK、F_SETLWK）;