2017-2018-1 20155222 《信息安全系统设计基础》第4周学习总结

教材学习内容总结

系统调用文件读写常用函数
open()函数
功能: 打开设备文件
原型:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flag);

说明: 利用flags指定的属性打开表示pathname上指定字符的设备文件。通常，pathname上指定的
位置为"/dev/"目录中的设备文件。
变量: pathname 指定设备文件字符的地址
flags 指定接近设备文件的属性:
_O_RDONLY 以只读方式打开文件
_O_WRONLY 以只写方式打开文件
_O_RDWR 以可读可写方式打开文件
_O_NOCTY 如果欲打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终端机
_O_NONBLOCK 以不可阻断的方式打开文件，也就是无论有无数据读取或等待，都会立即返
回进程之中
_O_NDELAY 以不可阻断的方式打开文件
_O_SYNC 以同步的方式打开文件，设备上写入的内容记录到硬件之前，呼叫进程处于
阻断状态
返回值: 若成功打开文件，则返回文件描述符，失败则返回-1值。若所有欲核查的权限都通过了检查则
返回0值，表示成功，只要有一个权限被禁止则返回-1。得到-1值时参考errno，可以确定实际
设备驱动程序中返回的值。

错误代码
-ENXIO 文件为设备文件，但是没有相应的设备
-ENODEV 不存在设备文件相关的设备驱动程序或硬件
-ENOMEM 核心内存不足
注：下面这一段是关于open函数的另一个参数，上面没有讲解到，不过细读这段话，我有很大的问题，按着上面说的，那read该怎么读，啥时候不都是读不到了
O_APPEND的含义是在每次写之前，都讲标志位移动到文件的末端。表面上读这句话可能会有误解，提出一个问题：当在O_APPEND打开后，然后用 lseek移动到其他的位置，然后再用write写，这个时候，请问你数据写到哪里去了？是在末端，还是lseek移动到得位置。答案是在末端，因为 O_APPEND打开后，是一个原子操作：移动到末端，写数据。这是O_APPEND打开的作用。中间的插入时无效的。例如： int fd = open("test.txt",RDWR O_APPEND); lseek(fd,10,SEEK_SET); if(write(fd,buffer,strlen(buffer)) !=strlen(buffer)){ perror("write error"); exit(1); } read(fd,buffer,20);这里lseek是没有用的，write的写入是到末端的。在write写完后，标志位是在文件末端的，这个时候的读是不会读的，所以以前的lseek是没有用的，除非你读之前再lseek一次。这里的read讲不会读出任何数据，因为在末尾。它还是保持原来的写入的数据。2 在read读出数据的时候，要明白一个问题。read读出的数据大部分情况下，不是以0结尾的。这样就造成了一种情况，你要输出读出数据的时候，就会出现问题，因为puts，printf函数都是以0作为输出结束符的。就出出现前面的字符是你想看到的，后面的大部分是乱码.而对于fgets等函数，会在末尾自动加0

close()函数
功能: 关闭设备文件
原型:

#include <unistd.h>
int close(int fd);

说明: 为了打开设备文件，关闭open()函数返回的文件描述符fd相应的设备文件。
变量: fd open()函数运行结果返回的文件描述符
返回值: 成功关闭则返回0，失败则返回-1。

read()函数
功能: 由设备文件读取数据
原型:

# include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

说明: read()函数会把参数fd所指向的设备文件传送count个字节到buf指针所指的内存中。此时count
值应小于SSIZE_MAX。open()函数没有指定为O_NONBLOCK或O_NDELAY时，阻断到可读取相应计数
值的大小。设备文件的设备驱动程序没有体现O_NONBLOCK或O_NDELAY时，没有指定相应的选项
也有可能被阻断。原则上这是错误的设备驱动程序。创建程序时，也要对比上述情况，因此必
须确认返回的结果。此外文件读写位置会随读取大的字节移动。
变量: fd 由open()函数运行结果返回的描述符
buf 存储读取数据的空间位置。该存储空间应大于计数字节
count 设备文件中读取的数据大小。该值应小于SSIZE_MAX。返回值为0，立即终止运行
返回值: 设备文件正常读取里数据后，返回读取的字节数。即使该值小于相应的字节数，也不是错误。几
乎没有实际可用的字节数或被中断信号时发生上述现象。如果失败则返回-1，得到-1值时参考errno
，可以确认实际设备驱动程序中的返回值。

错误代码：
-EINTR 此调用被信号所中断
-EAGAIN 当使用不可阻断(O_NONBLOCK)打开文件后，read呼叫无可读取的数据
-EIO 设备文件读取数据是发生输入输出错误
-EBADF 参数fd非有效文件描述符，或该文件已关闭
-EINVAL fd连接到不合适读取的对象上
-EFAULT 参数buf为无效指针，指向无法存在的空间

write()函数
功能: 将数据写入设备文件内
原型:

# include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void* buf, size_t count);

说明: write()函数会把参数buf所指的内存中的count个字节写入到参数fd所指的文件内。此时count
值应小于SSIZE_MAX。open()函数没有指定为O_NONBLOCK或O_NDELAY时，阻断到可读取相应count
值的大小。设备文件的设备驱动程序没有体现O_NONBLOCK或O_NDELAY时，没有指定相应的选项
也有可能被阻断。原则上这是错误的设备驱动程序。创建程序时，也要对比上述情况，因此必
须确认返回的结果。文件指针的位置会随之移动相应的字节数。
变量: fd 由open()函数运行结果返回的描述符
buf 存储写入数据的空间位置。该地址所指的存储空间应大于count字节
count 设备文件中要写入数据的大小。该值应小于SSIZE_MAX。返回值为0则立即中断
返回值: 设备文件正常写入数据后，返回写入的字节数。即使该值小于相应的必要字节数，也不是错误。
可能没有写入实际需要的字节数，或被某种信号中断了。如果失败则返回-1，得到-1值时参考
errno，可以确认实际设备驱动程序中的返回
错误代码
-EBADF 参数fd非有效的文件描述符，或该文件没有处于可写状态
-EINVAL fd连接到不适合写入的对象上
-EFAULT 参数buf为无效指针，指向无法存在的空间
-EAGAIN 虽然使用不可阻断(O_NONBLOCK)打开了文件，但是没有处于read呼叫后可直接处理的状态
-EINTR 写完数据前，此调用被信号中断
-ENOSPC 包含fd文件的设备上不存在相应的数据空间
-EIO 设备文件写入数据的过程中发生了输入输出错误

教材学习中的问题和解决过程

问题1：文件描述符与句柄的关系
问题1解决方案：文件描述符是linux中的概念，句柄是Windows中的概念，Linux系统中，每当进程打开一个文件时，系统就为其分配一个唯一的整型文件描述符，用来标识这个文件。标准C中每个进程默认打开的有三个文件，标准输入，标准输出，标准错误，分别用一个FILE结构的指针来表示，即stdin，stout，sterr，这三个结构分别对应着三个文件描述符0,1,2。

文件描述符是一个简单的整数，用以标明每一个被进程所打开的文件和socket。第一个打开的文件是0，第二个是1，依此类推。linux 操作系统通常对每个进程l能打开的文件数量有一个限制。

linux系统默认的最大文件描述符限制是1024

代码调试中的问题和解决过程

问题1：段错误（核心已转储）
问题1解决方案：改正数组越界错误

[代码托管]

myod(系统调用版)

main.c：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<ctype.h>
#include"sys/syscall.h"
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char *argv[])
{

        int sec;
        int readfile;
        int result;
        int count=0;
        char ch;
        char str[16];
        int i=0,j;
        if((sec = open(argv[1],O_RDONLY))==-1)
        {
                printf("Failure to open %s !\n",argv[0]);
                exit(0);
        }
        while((readfile=read(sec,str,16)))
        {
                        printf("%07o",count);
                        for(i=0;i<readfile;i++)
                        printf("  %02x",str[i]);
                        printf("\n");
                        printf("       ");
                        for(j=0;j<readfile;j++)
                        if(str[j]=='\n')
                        printf("  \\n");
                        else
                        printf("%4c",str[j]);
 						printf("\n");
                        count+=readfile;
        }
        printf("%07o ",count);
        printf("\n");
        result=close(sec);
        return 0;
}

myhead
main.c:

#include"head.h"
#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
        int f1;
        int row_count=0;
        int size;
        char ch[4096];
        if((f1=open(argv[2],O_RDONLY))==-1)
        {
                printf("Failure to open file %s",argv[2]);
                exit(0);
        }
        size=read(f1,ch,4096);
        close(f1);
        if(strcmp(argv[1],"head")==0)
        head(ch,size);
        else if(strcmp(argv[1],"tail")==0)
        tail(ch,size);
return 0;
}

head.h:

#ifndef HEAD_H
#define HEAD_H
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
void head(char ch[],int size_t);
void tail(char ch[],int size_t);
#endif

head.c:

#include<stdio.h>
void head(char ch[],int size_t)
{
        int count=0;
        int i;
        for(i=0;i<size_t;i++)
        {
                if(ch[i]=='\n')
                count++;
                if(count==10)
                break;
                printf("%c",ch[i]);
        }
}

tail.c:

#include<stdio.h>
tail(char ch[],int size_t)
{
        int i;
        int count=0;
        for(i=size_t;i>0;i--)
        {
                if(ch[i]=='\n')
                count++;
                if(count==10)
                break;
        }
        for(i--;i<size_t;i++)
        {
                printf("%c",ch[i]);
        }
}