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实际花费时间：9.5h
第十章 系统级I/O
输入输出(I/O)是在主存和外部设备之间拷贝数据的过程。
一、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，而所有的输入和输出都被当做对应文件的读和写来执行。
1.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它想要访问一个I/O设备。内核返回一个小的非负整数，称为描述符，在后续对此文件的所有操作中标识这个文件。
· 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（0）、标准输出（1）、标准错误（2)。
· 当打开一个文件的最初时候文件的偏移量为0。通过seek操作，可以显示的设置文件的当前位置为k。
2.读写文件
· 读操作：从文件拷贝n>0个字节到存储器，从当前文件位置k开始，增加到k+n。当k>=文件长度大小时会触发一个称为end-of-file(EOF)的条件。
· 写操作：从存储器拷贝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。
3.关闭文件
· 内核释放文件打开时创建的数据结构。
二、打开和关闭文件
1.open函数
·进程是通过调用open函数来打开一个已存在的文件或者创建一个新文件的：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(char *filename, int flags, mode_t mode);
返回：若成功则为新文件描述符，如果出错，返回值为-1.
open函数将filename转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符。
·flags参数指明进程打算如何访问这个文件：
O_RDONLY：只读
O_WRONLY：只写
O_RDWR：可读可写
O_CREAT：文件不存在，就创建新文件
O_TRUNC：如果文件存在，就截断它
O_APPEND：写操作前设置文件位置到结尾处
·mode指定了新文件的访问权限位，符号名称如下：
2.close函数
· 进程通过调用close函数关闭一个打开的文件
#include <unistd.h>
int close(int fd);
·返回：成功返回0，出错返回-1
·关闭一个已经关闭的描述符会出错
三、读和写文件
· 读文件：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。返回值表示实际传送的字节数量，错误返回-1，EOF返回0。
· 写文件：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。
· 通过lseek函数可以显式的修改当前文件的位置
【不足值】
不足值指在某些情况下，read和write传送的字节比应用程序要求的要少，原因如下：
· 读的时候遇到EOF
· 从终端读文本行
· 读和写socket
四、用RIO包健壮地读写
RIO，Robust I/O，自动处理不足值。RIO包提供了方便、健壮好高效的I/O。
1.RIO的无缓冲的输入输出函数。
· 通过调用rio_readn函数和rio_writen函数，应用程序可以在存储器和文件之间直接传送数据。
#include "csapp.h"
ssize_t rio_readn(int fd, void *usrbuf, size_t n);
ssize_t rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n);
返回：若成功则为返回传送的字节数，若EOF则为0（只对rio_readn而言），出错为-1
2.RIO的带缓冲的输入函数
一个文本行就是一个由换行符结尾的ASCII码字符序列。
rio _ readlineb和rio _ readnb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。
#include "csapp.h"
void rio_readinitb(rio_t *rp, int fd);
返回：无。
ssize_t rio_readlineb(rio_t *rp,void *usrbuf, size_t maxlen);
ssize_t rio_readnb(rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n);
返回：成功则返回传送的字节数，若EO则F为0，出错则为-1。
· 打开每一个描述符都会调用一次rio _ readinitb函数，他将描述符fd和地址rp处的一个类型为rio _ t的读缓冲区联系起来。
· 带缓冲的函数的调用不应该和无缓冲的rio _ readn交叉使用。
五、读取文件元数据
应用程序能通过调用stat和fstat函数，检索到关于文件的信息（元数据）。stat函数以一个文件名作为输入，fstat函数以文件描述符作为输入。
#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。
st _ size成员包含了文件的字节数大小。st _ mode成员则编码了文件访问许可位和文件类型。
· 普通文件包括某种类型的二进制或文本数据。
· 目录文件包含关于其他文件的信息。
· 套接字是一种用来通过网络与其他进程通信的文件。
六、共享文件
内核用三个相关的数据结构来表示其打开的文件：
· 描述符表：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指向文件表中的一个表项，每个进程有其独立的描述符表。
· 文件表：打开文件的集合是由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。
· v-node表：每个表项包含stat结构中的大多数信息，；包括st_mode和st_size成员，所有进程共享。
七、I/O重定向
· I/O重定向操作符，允许用户将磁盘文件和标准输入输出联系起来。
unix > ls > foo.txt
· dup2函数拷贝描述符表表项oldfd到描述符表项newfd，覆盖描述符表表项newfd以前的内容。如果newfd已经打开，dup2会在拷贝oldfd之前关闭newfd。
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd,int newfd);
返回：若成功则为非负的描述符，若出错则为-1。
八、标准I/O
1.标准I/O库
ANSI C定义了一组高级输入输出函数，称为标准I/O库，包含:
· fopen、fclose，打开和关闭文件
· fread、fwrite，读和写字节
· fgets、fputs，读和写字符串
· scanf、printf，复杂的格式化的I/O函数
2.流
· 标准I/O库将一个打开的文件模型化为一个流，也就是一个指向FILE类型的结构的指针。
· 类型为file的流是对文件描述符和流缓冲区的抽象，目的是使开销较高的Unix I/O系统调用的数量尽可能小。
· 每个ANSI C程序开始的时候都有三个打开的流：stdin、stdout、stderr，对应于标准输入、标准输出和标准错误，定义如下：
#include <stdio.h>
extern FILE *stdin; /*标准输入，文件描述符为0*/
extern FILE *stdout; /*标准输出，文件描述符为1*/
extern FILE *stderr; /*标准错误，文件描述符为2*/
参考资料：
1.教材《深入理解计算机系统》
2.博客每周测试解析
3.小组同学提问与老师的解析
4.20135202闫佳歆http://www.cnblogs.com/20135202yjx/p/4926597.html open函数部分、流部分以及代码批注
5.I/O的百度百科
感想
这章书比起之前的页码少了很多，花费的时间也有所减少，大致过了一遍本以为6个小时应该差不多，结果细读下来发现还是有很多地方看不懂，然后一点一点百度下来时间就这样超出预计了。很感谢闫佳歆同学，虽然他这周的博客发得有点晚，但是十分的详细，看了他对代码的批注，对我的理解起了极大的帮助，但内容太多感觉还是没有化为自己的东西，希望老师上课能稍稍梳理一下。
