文件I/O

3.2 文件描述符

&emsp;&emsp;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。
&emsp;&emsp;UNIX系统shell把文件描述符0与进程的标准输入关联，1与标准输出关联，2与标准错误关联
通常把0，1，2 这三个幻数替换成常量 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO

0 标准输入
1 标准输出
2 标准错误输出

3.3 函数open和openat

#include <fcntl.h>
int open(const char *path, int oflag, ... /* mode_t mode */);
int openat(int fd, const *path, int oflag, ... /* mode_t mode */);
// 最后一个参数 ... ISO C用这种方法表明余下的参数的数量及其类型是可变的。
//open 函数 只有当创建新文件时才使用最后这个参数
//函数的返回值：若成功，返回文件描述符，若出错，返回-1

path 参数是要打开或创建文件的名字。oflag参数用来说明该函数的多个选项。
有以下一个或多个常亮进行 “或”运算构成oflag参数（这些常量定义在<fcntl.h>）
下面这些常量是必须的

O_RDONLY Open for reading only.
O_WRONLY Open for writing only.
O_RDWR Open for reading and writing.
O_EXEC Open for execute only.
O_SEARCH Open for search only(applies to directories).

这5个常量中必须指定一个且只能指定一个。还有一些常量是可选的(慢慢补充)

O_APPEND 每次写都追加到文件末尾
O_CLOEXEC
O_CREAT 若此文件不存在则创建它，用mode指定该文件的访问权限位
O_TRUNC 如果此文件存在，并且为只写或读-写成功打开，则将其长度截断为0

3.6 函数lseek

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#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
//返回值：若成功，返回新的文件的偏移量，若出错，返回-1

whence 参数

whence是 SEEK_SET,将文件偏移量设置为据文件开始处offset个字节
whence是 SEEK_CUR,将文件偏移量设置为当前值加上offset,offset可为正或负
whence是 SEEK_END,将文件偏移量设置为文件长度加上offset,offset可为正或负
在比较lseek的返回值时要谨慎，不要测试它是否小于0，而应该测试是否等于-1

#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);
}

3.7 函数read

//read 函数从打开的文件中读取数据
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbytes);
//返回值：读到的字节数，如果到达文件末尾返回0，若出错返回-1

3.8 函数write

调用write函数向打开的文件写数据

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#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
//成功 返回已写入的字节数,失败返回-1

write 出错的一个常见原因是磁盘已写满或者超过了一个给定进程的文件长度限制
普通文件写操作从当前文件偏移量开始。打开文件时指定了O_APPEND选项(O_APPEND每次写都追加到文件末尾),
每次写操作将文件偏移量设置在文件的当前结尾处,在一次写成功后，该文件偏移量增加实际写的字节数

3.9 I/O的效率

//只使用read 和 write函数 复制文件
#include "apue.h"
#define BUFFSIZE 4096   
//设置为4096的原因 是系统CPU的时间的最小值差不多是BUFFSIZE为4096或之后的值,
//继续增加缓冲区长度对这个时间几乎没有影响
int main(void)
{
    int     n;
    char    buf[BUFFISZE];
    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);
}

3.11 原子操作

追加文件时如果使用lseek设置文件偏移量到末尾然后使用write函数写入文件，会出现问题.
有两个进程的话可能会发生覆盖数据的情况

UNIX系统为这样的操作提供了一种原子操作，即在打开文件时时设置O_APPEND标志，使得进程每次write时都将文件偏移量设置到文件末尾处，也就不需要lseek函数。

函数pread和pwrite
原子定位读和原子定位写

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#include <unistd.h>
ssize_t pread(int fd, void *buf, size_t nbytes, off_t offset);
ssize_t pwrite(int fd, const void *buf, size_t nbytes, off_t offset);

参数:
- fd: 文件描述符
- buf: 文件缓冲区
- nbytes: 预计读或写的数据字节数
- offset: 文件偏移
返回:
- 成功: pread返回读到的字节数，write返回已写的字节数
- 失败: 返回-1

调用pread/pwrite相当于先调用lseek再调用read/write，但又与这种调用有所区别

调用pread/pwrite时无法中断其定位读/写操作
不更新当前文件偏移量

3.12 dup和dup2函数(未更新完)

用来复制文件描述符

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#include <unistd.h>
int dup(int fd);
int dup2(int fd, int fd2);

参数:
- fd: 描述符的值
- fd2: 新的描述符的值。
返回:
- 成功: 返回新的文件描述符
- 失败: 返回-1

如果 fd == fd2 则返回fd2的文件描述符，不关闭它。否则fd2的FD_CLOEXEC文件描述符标志被清除，这样fd2在进程调用exec时是打开状态
返回的新的文件描述符与参数fd共享同一个文件表项

3.13 sync,fsync,fdatasync 函数

函数原型

#include <unistd.h>
int fsync(int fd);
int fdatasync(int fd);

void sync(void);

sync: 将所有修改过的块缓存写入到队列，然后返回
fsync: 只针对由文件描述符fd指定的一个文件起作用，等待磁盘写操作完成后才结束(waits for the disk writes to complete before returning)。可用于数据库这样的应用程序
fdatasync: 除了数据部分，还会同步更新文件属性

3.14 fcntl函数

// 改变已打开的文件属性
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ...);

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