APUE文件I/O小结

手头有本《Unix环境高级编程 (APUE) 》,就在慢慢看，这两天把文件I/O看了看，现在总结一下。

这一章主要介绍的是非缓冲I/O(unbuffered I/O) ,表示每个read，write操作都进行一次系统调用，他不是标准C的一部分，是POSIX.1和single UNIX Specification的一部分。知识点有一下几个部分。

文件描述符:内核向进程返回的一个非负整数，读写文件或进行相关操作的时候用他来标识文件。标准输入0，标准输出1，标准错误输出2分别由符号常量STDIN_FINLENO,STDOUT_FILENO,STDERR_FILENO表示。文件描述符一般选择未用的最小数，不超过OPEN_MAX（大多为63）.

open函数：

#include<fcntl.h>

int open( const char * filename, int flag, ../* mode_t */ );

出错时候返回-1，成功返回文件描述符

flag可以是读（O_RDONLY），写(O_WRONLY)，读写(O_RDWR),注意着三者不能用|来合并。还有一些可选的常量，比如，O_APPEND表示每次写都添加到文件末尾，O_CREAT创建文件时候要指定第三个参数文件权限，O_TRUNC打开文件时候清空。

lseek函数：

#include<unistd.h>

off_t lseek( int fd, off_t offset, int whence ) ;

成功时候返回偏移量，否则返回-1，虽然说off_t可以为负值，但是返回的时候的意义是相对于文件文件开头（SEEK_SET）的。

whence有三种(SEEK_SET, SEEK_CUR,SEEK_END)，分别是相对于文件开始，当前偏移量，和文件结尾。当用lseek确定好要操作的文件位置之后，就能在返回的偏移位置上进行读写了。如果文件描述的是一个管道，FIFO或者网络套接字，则lseek返回-1，并将errno设置为ESPIPE。

read函数：

#include<unistd.h>

ssize_t read( int fd, void *buf, size_t nbytes );

成功时候返回读入的字节数，出错返回-1

在很多中情况下，实际读到的字节数是比nbytes少的，比如说到达文件结尾，读取管道或者FIFO时候。

write函数:

#include<unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes );

成功时候返回已经写的字节数，否则返回-1

fcntl函数：

#include<fcntl.h>

int fcntl( int fd, int cmd, …/* int arg */ );

fcntl有5种功能：

1.复制一个现有的文件描述符（cmd=F_DUPFD ),可以实现dup和dup2的功能。

2.获得/设置文件描述符标记（cmd=F_GETFD,F_SETFD）。

3.获得/设置文件状态标志（cmd=F_GETFL,F_SETFD）。

4.获得/设置文件异步I/O所有权（cmd=F_GETOWN,F_SETOWN）。

5.获得/设置文件记录锁（cmd=F_GETLK,F_SETLK,F_SETLKW）。

pread,pwrite函数：

#include<unistd.h>

ssize_t pread( int fd, void *buf, size_t nbytes, off_t offset );

ssize_t pwrite( int fd, void *buf, size_t nbytes, off_t offset);

源自性操作，一次性进行定位和执行I/O。出错返回-1.

内核使用三种数据结构表示打开的文件：

1.每个进程在进程表中都有一个记录项,其中包含一张打开文件描述符表，每个文件描述符关联文件描述符标志和文件表项指针。

2.内核为所有打开文件维持一张文件表。包含文件状态标志（同步，读写，阻塞），当前偏移量，和指向文件v节点表项的指针。

3.每个打开的文件都有一个v-node结构包含了文件类型和对文件进行操作的函数的指针。v-node还包含了i-node信息（inode包含了文件所有者，文件长度，文件所在设备，指向数据块和磁盘所在位置的指针）。

当读写磁盘文件时候，以上函数是否有缓冲机制？

所有的磁盘I/O都要经过内核的块缓冲区，即内核的缓冲区高速缓存。read和write的数据都要被内核缓冲，那么不带缓冲的I/O指的是在用户进程中对这两个函数不会自动缓冲，每次write和read都要进行一次系统调用。

如果使用添加标志打开一个文件以便读，写，能否仍用lseek在任意位置开始读？能否用lseek更新文件中任意部分的数据？

可以。添加标志只对write有用。