《unix环境高级编程》笔记1

第二章 文件I/O

1、文件描述符
  对于内核而言，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。

  使用open或者creat返回文件描述符，让read或write使用
  Unix shell使用文件描述符0表示标准输入，1表示标准输出，2表示标准出错输出，为了避免在代码中出现魔数，在<unixtd.h>头文件中，1，2，3替换为符号常量STDIN_FILENO，STDOUT_FILENO，STDERR_FILENO,文件描述符的变化范围是0~OPEN_MAX。

2、open函数
原型：#include<fcntl.h>
    int open(const char *pathname, int oflag, ...)   /*仅当创建新文件时才使用第三个参数*/
 pathname是要打开或创建的文件名字，oflag是参数选项，可选值有：O_RDONLY（只读打开，0），O_WRONLY(只写打开，1)，O_RDWR(读写打开，2)，这些常量定义在<fcntl.h>头文件中，这3个常量必须指定一个且只能指定一个。下列常量是可选的，O_APPEND(写时追加尾部)，O_CREAT(若不存在则创建，需指定第三个参数说明文件访问权限)，O_EXCL(若和O_CREAT一起使用，当要创建的文件已经存在就会失败),O_TRUNC(文件截短为0，需文件存在，且为只写或读写打开)，O_NOCTTY(pathname指向终端设备，不将它作为控制终端)，O_NONBLOCK(pathname指向FIFO、块或字符特殊文件时，设置非阻塞模式)、O_DSYNC(使每次write等待物理IO操作完成，不包括文件属性IO的更新)，O_RSYNC(读操作等待写操作完成)、O_SYNC(每次write等待物理IO操作完成,包括文件属性IO的更新)     注意：Linux将O_DSYNC、O_RSYNC、O_SYNC等同与O_SYNC（其实这些知识点应该是自己做实验发现，而不是等着书本来教你~~）     返回最小的未使用描述符数值。

3、creat函数
原型：#include<fcntl.h>
    int create(const char* pathname, mode_t mode);等效于open(pathname, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, mode),可以完全用open函数取代creat函数

4、close函数
原型：#include<unistd.h>
    int close(int filedes);关闭一个文件时还会释放该进程加在该文件上的记录锁。

5、lseek函数
作用：显示的为一个文件设置偏移量，当打开一个文件时，除非设置了O_APPNEND选项，否则文件偏移量都是0

原型：#include<unistd.h>
     off_t lseek(int fileds, off_t offset, int whence);
对offset的解释与whence的值有关，当whence为SEEK_SET，则该文件的偏移量为距文件开头处offset字节处; 当whence为SEEK_CUR，则该文件的偏移量为当前值加上offset，offset可以为正或负；  当whence为SEEK_END，则文件偏移量为文件长度加offset，offset可以为正或负。      返回新的文件偏移量。

     通常，文件的当前偏移量为非负值。但是有的设备允许它为负值。所以在测试lseek返回值时，不要测试它是否小于0，而应该测试是否等于-1

应用：

1、确定打开文件当前偏移量：off_t currpos;       currpos = lseek(fd, 0, SEEK_CUR);
2、确定所涉及的文件是否可以设置偏移量。如果文件描述符引用的是一个管道、FIFO或网络套接字，则lseek返回-1，并将errno设置为ESPIPE。
3、lseek允许定位到文件长度之后，下一次读写绘这样就会造成文件空洞，新写的部分需要分配新磁盘块，空洞部分则不会信分配磁盘块。使用od(1)命令可以观察文件的实际内容。

6、read函数
原型：#include<unistd.h>
     ssize_t read(int filedes, void *buf, size_t nbytes);   成功返回读到的字节数，到文件尾返回0，失败返回-1

有几种情况使得实际读取到的值小于传入的参数值：

1.读到文件末尾时，只会返回到达末尾的长度，再读就会返回0

2.从终端一般只能读一行

3.网络上读

7、write函数
原型：#include<unistd.h>
     ssize write(int filedes, const void* buf, size_t nbytes);   成功返回已写字节数，若出错返回-1

8、关于文件共享
内核使用3种数据结构表示打开的文件：(1)每个进程都有一个打开文件描述符表;(2)内核为所有打开文件维持一张文件表（每个表项包括文件状态标志，当前文件偏移量，指向该节点v节点指针），（3）一个v节点结构包括文件类型及i节点信息（如文件所有者、文件长度、文件所在设备等等）注：linux没有v节点，使用的就是i节点

9、使用原子操作的场合：1）、lseek+write -> 使用O_APPEND标志 或 使用pread函数和pwrite函数

12、fcntl函数：可以改变已打开文件的性质。
原型：#include<fcntl.h>        

int fcntl(int filedes, int cmd, ...)     出错返回-1

功能：（1）、复制现有文件描述符（cmd=F_DUPFD）    (2)、获得设置文件描述符标志（cmd=F_GETFD或cmd=F_SETFD）  （3）、获得或设置文件状态标志（cmd=F_GETFL或cmd=F_SETFL）   (4)、获得设置异步IO所有权（cmd=F_GETOWN或F_SETOWN）   （5）、获得设置记录锁（cmd=F_GETLK、F_SETLK、F_SETLKW）
注意：dup(filedes);等价于fcntl(filedes, F_DUPFD, 0);         dup2(filedes1, filedes2);等价于close（filedes2）;    fcntl(filedes1, F_DUPFD, filedes2);

13、ioctl函数：是IO操作的杂物箱，不能用本章中其他函数表示的IO操作通常都能用ioctl表示。
原型：#include<unistd.h>   #include<sys/ioctl.h>     #include<stropts.h>
int  ioctl(int filedes, int request, ...)         若出错，返回-1

每个设备驱动程序都可以为它自己定义一组ioctl命令。系统则为不同种类的设备提供了通用的ioctl命令

14、/dev/fd：该目录下为Linux打开文件描述符的映射。