第十章学习笔记总结

10.1 Unix I/O

一个Unix文件就是一个m个字节的序列，所有的I/O设备都被模型化为文件，所有的输入和输出都被当做对应的文件的读和写操作来执行。

打开文件

一个应用程序通过要求内核打开相应的文件，来宣告他想要访问一个I/O设备，内核返回一个小的非负整数叫做描述符，他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，应用程序只需记住这个描述符。

Unix外壳创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：标准输入（描述符为0），标准输出（1），标准错误（2）。

改变当前的文件位置

对于每个打开的文件，内核保持着一个文件位置k，初始为0，这个文件位置时从文件开头起始的字节偏移量，应用程序能够通过执行seek操作，显式地设置文件的当前位置为k。

读写文件

一个读操作就是从文件拷贝n>0个字节到存储器，从文件位置k开始，然后将k增加到k+n。给定一个大小为m字节的文件，当k≥m时执行读操作会触发一个EOF条件，检测到这个条件。类似的写操作就是存存储器拷贝n>0个字节到一个文件，从当前文件位置k开始然后更新k。

关闭文件

当应用完成了对文件的访问之后，他就通知内核关闭这个文件，作为响应，内核释放文件打开是创建的数据结构，并将这个描述符恢复到可用的描述符池中，无论一个进程因为何种原因终止时，内核都会关闭所有打开的文件并释放他们的存储器资源。

10.2 打开和关闭文件

flags参数指明进程如何访问文件

O_RDONLY：只读
O_WRONLY：只写
O_RDWR：可读可写

flags参数也可以是一个或者更多位掩码的或：

O_CREAT：如果文件不存在，就创建他的一个截断的空文件
O_TRUNC：如果文件已经存在就截断它
O_APPEND：在每次写操作前，设置文件位置到文件的结尾处

10.3 读和写文件

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。

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。

lseek函数

显示的修改当前文件位置。

出现不足值的情况
a.读时遇到EOF。此时read返回0来发出EOF信号。
b.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。
c.读和写网络套接字。可能会出现阻塞现象。

10.4 用RIO包健壮地读写

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。
带缓冲的输入函数

rio_readn函数

1.从描述符fd的当前文件位置最多传送n个字节到存储器位置usrbuf。

2.遇到EOF只能返回一个不足值。

rio_writen函数

1.从位置usrbuf传送n个字节到描述符fd。

2.绝不会返回一个不足值。

对同一个描述符，可以任意交错地调用rio_readn和rio_writen。
编写计算文本文件中文本行的数量如何实现？

	1.read函数，一次一个字节从文件传送到用户存储器，检查每个字节来查找换行符。（效率低）
	2.rio_realineb包装函数，从一个内部读缓冲区拷贝一个文本行，当缓冲区变空时，会自动调用read重新填满缓冲区。

rio_realineb

1.从文件rp读出一个文本行，将它拷贝到存储器位置usrbuf，并用空字符结束这个文本行。

2.最多读maxlen-1个字节，余下的一个字符留给结尾的空字符串。

10.5 读取文件元数据

元数据：应用程序能够通过调用stat和fstat函数，检索到关于关于文件的信息，如创建时间，修改时间，metadata。

 #include <unistd.h>
 #include <sys/stat.h>
 int stat(const char *filename, struct stat *buf);
 int fstat(int fd, struct stat *buf);
                      返回: 若成功则为0，若出错则为-1.

Stat函数以一个文件名作为输入，ftast以文件描述符作为输入。

函数是线程安全的：它在同一个描述符上可以被交替地调用。

10.6 共享文件

对于内核而言，文件文件和二进制文件毫无区别。
共享文件

内核用三种相关的数据结构来表示打开的文件。

1）描述符表：它的表项由进程打开的文件描述符来索引的。每个打开的描述符表项指向文件表中的一个选项。 2）文件表：打开文件的集合是一张文件表来表示的，所有的进程共享这张表。包括当前的文件位置、引用计数以及一个指向v-node表中对应表项的指针。 3）v-node表：同文件表一样，所有的进程共享这张v-node表。每个表项包含stat结构中的大部分信息，包括st_mode和st_size成员。