信息安全系统设计与实现学习笔记2

一、知识点归纳以及自己最有收获的内容

1、知识点归纳

文件操作都有什么？

关于对文件的操作主要是：添加、删除、修改、打开、关闭等

二进制文件和文本文件如何转换？

二进制转文本文件需构建二进制转十六进制函数，每八位一组，每四位一单元转换。反过来文本文件转二进制文件需构建十六进制转二进制函数

数据结构如何读写？

可以用fprintf(),fscanf()实现格式化的写入与读取

第9章 I/O库函数

1、系统调用——文件操作的基础，但它们只支持数据块的读/写。
缺点——不支持行、字符、结构化文件等逻辑单元读/写文件

I/O库函数——一系列文件操作函数。方便使用，效率高。

2、系统调用函数

open()
read()
write()
lseek()
close()
I/O库函数
fopen()
fread()
fwrite()
fseek()
fclose()
每个I/O库函数的根都在对应的系统调用函数中，fopen依赖于open,fread依赖于read。

3、

系统调用中:fd——整数，打开失败返回1;每次迭代用read()调用读入buf[]再读到文件描述符1中。
库I/O程序中：fp——文件流指针，失败返回NULL，否则返回FILE结构体地址，FILE结构体包含char fbuf[BLKSIZE]和整数fd字段;
使用fgetc(fp)从文件流中获取字符，通过putchar()输出字符，直至文件结束符；read()仅用于重新填充fbuf[]。
fopen()使用字符串表示模式，“r”表示READ，“w”表示WRITE，返回的是FILE结构体指针。

4、I/O库函数的算法

fread()
发出read()系统调用来填充内部缓冲区
fwrite()
与fread()相似，只是数据传输方向不同。写满内部缓冲区后发出write()系统调用，将整个缓冲区写入操作系统内核。
fclose
如果以写的方式被打开，fclose()会先关闭文件流的局部缓冲区。然后发出close(fd)系统调用来关闭FILE结构体中的文件描述符。最后会释放FILE结构体，并将FILE指针重置为NULL。

5、如果请求的大小以BLKSIZE为单位，使用系统调用更高效，反之fread和fwrite会更高效。

6、I/O库模式
fopen ”r”、”w”、”a”分别代表读、写、追加
“r+”读/写，不会截断文件
”w+”读/写。但会先截断文件；文件不存在会创建文件
”a+”通过追加进行读/写；如果文件不存在，会创建文件

7、字符模式I/O

字符模式I/O
fgetc()、ungetc()、fputc()
行模式I/O
char *fgets()、int fputs()
格式化I/O
fscanf()、fprintf()

8、内存中的转换函数
sscanf()、sprintf()

9、其他I/O库函数

fseek()、ftell()、rewind()：更改文件流中的读/写字节位置
feof()、ferr()、fileno()：测试文件流状态
fdopen()：用文件描述符打开文件流
freopen()：以新名称重新打开现有的流
setbuf()、setvbuf()：设置缓冲方案
popen()：创建管道，复刻子进程来调用sh

10、限制混合fread-fwrite
规范要求每对fread()和fwrite()之间至少有一个fseek()或ftell()

11、文件流缓冲

无缓冲 _IONBUF
文件流stderr
行缓冲 _IOLBUF
文件流stdout
全缓冲 _IOFBUF
文件流正常缓冲方案

自己最有收获的内容

1、看到本章中多次提到“宏”，但并不知道“宏”是什么，在查阅了网上资料后得知宏是一种预处理指令，它提供了一种机制，可以用来替换源代码中的字符串。

条件编译：
C语言中，预处理过程读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对源代码进行相应的转换，预处理过程还会删除程序中的注释和多余的空白符号。
预处理指令是以#开头的代码行，#必须是该行除了空白字符外的第一个字符。#后是指令关键字，在#和指令关键字之间允许存在若干空白字符。
使用条件编译，方便程序员在调试程序的过程中，执行一些在程序发布后并不需要执行的指令。只要在需要调试的代码前加上_DEBUG的定义，就可以在调试程序的过程中输出调试信息。
这样方便查看程序在运行过程中有没有出现错误，定位错误出现的地方。而在程序发布之前，取消_DEBUG的定义就可以不再执行调试代码。
宏函数
函数的调用是需要一定的时间和空间代价的。因为系统在调用函数时，需要保留"现场"，即将程序要执行的指令的下一条指令的位置压入栈，然后转入调用函数去执行，调用完函数后再返回主调函数，恢复"现场"，返回到栈里保存的的下一条指令的位置继续执行。所以函数的调用需要额外的时间和空间代价。
而宏函数则不存在上述问题，宏函数在预编译时，同函数定义的代码来替换函数名，将函数代码段嵌入到当前程序，不会产生函数调用。所以会省去普通函数保留现场恢复现场的时间，但因为要将定义的函数体嵌入到当前程序，所以不可避免的会占用额外的存储空间。在频繁调用同一个宏的时候，该现象尤其明显。宏函数的示例定义如下：
#define MAX(a,b) ((a)<(b)?(b):(a))
宏函数的优点在于避免函数调用，提高程序效率。同时需要注意的是inline标识符。inline也将函数定义为内联的。但是使用内联函数需要注意的是：函数体必须十分简单，不能含有循环、条件、选择等复杂结构，否则就不能作为内联函数了。
事实上，有时候即便你没有将函数指定为内联函数，编译器也会将一些简单的函数作为内联函数处理，而对于一些复杂的函数，即使声明为内联函数，编译器也不会理会的。
inline函数的瓶颈就在于此，使用inline标识符将函数声明为内联的，但这只是一种提示，到底编译器有没有优化还依赖于编译器的实现，而使用宏函数则完全由代码本身控制。
但在使用宏函数的时候，需要明确的是宏函数只是简单的替换，需要注意括号的使用。

二、问题与解决思路

（1）为什么要限制混合fread-fwrite

解决方法：我在网上找到一篇文章
http://blog.chinaunix.net/uid-30055459-id-4740603.html
帮我解决了这个问题，简单来说，必须有fseek来同步文件OFTE中的读/写指针与FILE结构体中的局部缓冲区的读/写指针，否则可能出现错误。可能是因为代码可能在一些系统中运行时并不会报错，但为了代码的兼容性，还是要按照APUE上的限制进行编程。