系统级IO

• 输入：IO设备复制数据到主存

• 输出：主存复制数据到IO设备

• Unix I/O

• 标准 I/O

Unix IO

所有的IO设备（例如网络、磁盘、终端）都被模型化为文件，所有输入输出都能被当作相应文件的读写来执行。

这种将设备优雅地映射到文件的方式，得到一个简单、低级的应用接口，称为 Unix I/O

• 打开文件
  • 本质：宣告它要访问一个I/O设备，内核返回一个小的非负整数 —— 描述符。应用程序只需记住这个描述符
  • 默认打开的文件：Linux Shell 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0)、标准输出 (描述符1)、标准错误 (描述符2)
• 改变当前文件的位置 (指读写位置)
  • 概念：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。是从文件开头的字节偏移量。
  • 修改：应用程序能通过 seek 操作，设置文件的当前位置
• 读写文件
  • 读操作：就是从文件中复制n>0字节到内存，然后k=k+n
  • 写操作：同理。注意往m大小文件读k时，会触发 end-of-file (EOF)
• 关闭文件
  • 本质：通知内核关闭这个文件（或程序终止）。内核会将该描述符恢复到可用的描述符池中

文件

每个Linux文件都有一个类型 (type)

• 普通文件 (regular file)：

  • 文本文件 (text file)：只含有ASCII或U你错de字符的普通文件（Linux文本文件换行符是LF、0x0a）
  • 二进制文件 (binary file)：文本文件以外的所有文件

• 目录 (directory)

  • 包含一组链接 (link) 的文件，每个链接都将一个文件名 (filename) 映射到一个文件，这个文件可能是另一个目录

    特殊：“.” 是到该目录自身的链接，“..” 是到目录层次结构中父目录的链接。相关指令：mkdir、ls、rmdir

• 套结字 (socket)

  • 用来和另一个进程进行跨网络通信的文件

每个进程都有一个 当前工作目录 (current working directory, cwd, 不同于启动位置ed)，用来确定其在目录层次结构中的当前位置

• 绝对路径名 (absolute pathname)
• 相对路径名 (relative pathname)

打开和关闭文件

open

open函数打开或创建一个新的文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

/**
 * 打开文件，将filename转换为一个文件描述符，并返回描述符数字
 * @param filename 文件名
 * @param flags (可用与逻辑叠加)
 *   控制1
 *     O_RDONLY：只读
 *     O_WRONLY：只写
 *     O_RDWR：读写
 *   控制2
 *     O_CREAT：不存在则创建
 *     O_TRUNC：存在则截断
 *     O_APPEND：每次写操作前，设置文件内位置到文件结尾
 * @return 成功则文件描述符，出错-1
 */
int open(char* filename, int flags, mode_t mode);

// 使用举例
fd = Open("foo.txt", O_WRONLY|O_APPEND, 0)

创建有访问权限的文件

访问权限位（sys/stat.h中定义）：略

掩码	描述

close

#include <unistd.h>

/**
 * @return 成功0，出错-1
 */
int close(int fd);

读和写文件

read、write

#include <unistd.h>

/**
 * @return 成功返回读的字节数，EOF则0，出错-1
 */
ssize_t read(int fd, void* buf, size_t n);

/**
 * @return 成功返回成功写的字节数，出错-1
 */
ssize_t write(int fd, const void* buf, size_t n);

lseek

能修改当前的文件内位置

用RIO包健壮地读写

RIO (Robust I/O，健壮的I/O包)

提供了两类不同的函数：

• RIO的无缓存的输入输出函数
• RIO的带缓存的输入函数

RIO的无缓存的输入输出函数

RIO的带缓存的输入函数

读取文件元数据

读取目录内容

共享文件

IO重定向

标准IO

综合：我该使用哪些IO函数？

小结