《APUE》筆記（1） 檔案I/O

1、概述：

（1）、unix類作業系統最重要的兩個東東：進程和檔案

（2）、大多數檔案I/O用到的5個函數：open, close, read, write, lseek. 還有檔案屬性操作函數：dup, fcntl

（3）、unix類作業系統的檔案I/O是不帶緩衝的I/O（unbuffered-I/O）

2、檔案描述符（file descriptor ，縮寫fd）

（1）、unix類系統一般用0，1，2分別表示STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO, STDERR_FILENO，來聯絡進程的標準輸入，標準輸出，和標準錯誤。

（2）、範圍是0到OPEN_MAX

3、oepn： int open(const char *passname, int oflag, .../* , mode_t mode */);

（1）、oflag的值如下：

a、O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR注意的是這三個東西不是各佔一個二進位位，二是0， 1， 2，所以判斷是唯讀，唯寫，讀寫時不能用 flag & O_RDONLY的方法，只能用flag == O_RDONLY。

b、O_CREAT、O_EXCL 兩個一起用時，提供一個原子操作，當檔案已存在時返回錯誤，否則建立檔案；如果沒有O_EXCL,則當檔案存在時，忽略。用O_CREAT時候，需要有檔案的mode_t參數。

c、O_NONBLOCK：此標誌只適用於fifo，塊裝置檔案和字元裝置檔案。

d、O_TRUNC：如果檔案以唯讀或唯寫方式開啟，則該檔案長度截取為0；

e、O_SYNC：每一次write都等到物理操作完成後再返回。

4、close：int close(int fd);
注意：進程結束時候，核心會自動關閉該進程開啟的所有檔案，有很多程式利用了這一點。

5、lseek：off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

參數whence的取值：SEEK_SET， SEEK_CUR， SEEK_END分標識檔案的開頭，當前指標，和結尾。

如果是SEEK_SET，則將當前位移量設定到檔案開始處offset位元組；如果是SEEK_CUR，則offset是相對於檔案指標的當前位置；如果是SEEK_END，則offset相對於檔案的末尾。後兩種請況的offset可正可負。

返回新的檔案位移量，注意某些 體統某種情況需要返回負值，因此這個測試應該是判斷傳回值是否為-1,而不是判<0

6、read:  ssize_t read(int fd, void *buf, size_t len);
   write: ssize_t write(int fd, void *buf, size_t len);

注意read傳回值：如成功，返回實際讀入buf的位元組數；如到達檔案尾部，返回0；出錯，返回-1

7、檔案分享權限設定，在UNIX類作業系統中，檔案可以供幾個進程同一時間段訪問。
每一個進程有一個進程記錄項，而每個進程項當中有一子項是檔案描述符數組。如下：

struct 進程記錄項
{
    ...
   struct 檔案表[] //[]表示這是一個數組。
   ...
}；

struct 檔案表
{
    檔案當前的狀態； //比如是唯讀，唯寫，讀寫，阻塞等等
    檔案當前的位移指標；
    struct 檔案資訊 *； //也就是指向檔案資訊的指標
}；

struct 檔案資訊
{
    檔案許可權；
    檔案大小；
    檔案i節點；
    ...
}；

每個進程有自己的開啟的檔案表數組和檔案表結構，而開啟的檔案的檔案資訊是整個核心共同維護一份的。

8、原子操作舉例：

比如：如果設定了O_APPEND標誌，則進程在每次寫檔案之前，都把當前位移移到檔案的末尾。
比如：O_CREAT | O_EXCL 標記和沒有該標記時實現的功能相比。

9、dup函數：int dup(int fd);

在進程裡拷貝一份進程描述符。但是檔案表公用的。

10、fcntl：改變檔案屬性的函數。int fcntl(int fd, int cmd, .../* int arg */);

這個函數5個方面的用途：

a、複製檔案描述符（cmd = F_DUPFD） 相當於 dup(fd);

b、檔案描述符標誌 （cmd = F_GETFD 或 cmd = F_SETFD）

c、檔案狀態標誌（cmd = F_GETFL 或 cmd = F_SETFL）
              ：F_SETFL可以設定的幾個標誌是：O_APPEND, O_SYNC, O_NONBLOCK,O_ASYNC

d、非同步I/O許可權（cmd = F_GETOWN 或 cmd = F_SETOWN）

e、記錄鎖（cmd = F_GETTLK 或 cmd = F_SETTLK 或 cmd = F_SETLKW）:進階I/O部分

11、/dev/fd目錄：開啟檔案/dev/fd/n相當於複製描述符n