Perl IO：简介和常用IO模块

三篇Perl IO基础类文章：

• Perl的IO操作(1)：文件句柄
• Perl的IO操作(2)：更多文件句柄的模式
• Perl文件句柄相关的常见变量

IO对象和IO::Module家族模块

无论是哪种高级编程语言，都提供了较底层的操作系统层IO能力，也提供了更高层次的封装来实现语言级别的IO能力。

像文件描述符这种东西，是属于操作系统层的，比较底层，它是操作系统负责管理的资源。对于Perl来说，文件句柄是Perl提供的比文件描述符更上一层的Perl IO层次的东西，文件句柄直接指向文件描述符(非一一对应关系，可以多个文件句柄指向同一个文件描述符)，但是文件句柄层到文件描述符层的中间有一些由Perl IO提供的特性，毕竟封装了底层就要比底层功能更丰富、操作更方便，比如IO Buffer是属于Perl IO层的。

以上是IO全局上的概念，先了解即可，后面的文章会对其进行解释。这里先了解下Perl提供的IO方面的东西：

• sysFUNC：这类函数是操作系统层的IO操作，如sysread、sysopen、sysseek、syswrite等
• open：打开文件句柄，根据给定参数的不同，以不同层次的方式打开文件句柄
• IO::Module：Perl提供的面向对象的IO接口，简化IO操作，包括：
  • IO::Handle：提供文件句柄类的通用接口
  • IO::File：提供文件操作类的通用接口
  • IO::Dir：提供目录操作类的通用接口
  • IO::Pipe：提供管道类的接口
  • IO::Socket：提供套接字类的接口
  • IO::Seekable：为IO对象提供基于Seek操作的接口
  • IO::Select：提供select系统调用的面向对象接口
  • IO::Poll：提供poll系统调用的面向对象接口
  • IO：将上面几种模块整合到了这一个模块中

对于支持面向对象的语言来说，一般文件句柄都会被抽象成一个IO对象来简化IO操作(对于Perl，就是变量类型的文件句柄)，通过这个对象可以直接跨模块调用不同模块中的方法。

例如，Perl中以变量方式提供open的文件句柄可以创建一个IO对象，只要导入了IO::Handle模块，这个IO对象就能自动使用IO::Handle模块中的方法，而不需要再从IO::Handle创建一个IO对象。

use IO::Handle;

# IO对象: $fh
open my $fh, ">", "test.log" 
    or die "open failed: $!";

# 直接调用IO::Handler中的方法
$fh->autoflush(1);

# 调用IO::Handler中的print函数
$fh->print("hello world\n");

实际上，通过open、sysopen或者上述IO家族模块的某些模块都可以创建IO对象(文件句柄对象)，其中IO家族的模块可以创建匿名文件句柄，匿名的文件句柄对象可以在后续任何需要的时候通过open绑定到某个具体的文件上。例如：

use IO::Handle;
my $fh = IO::Handle->new();
open $fh, "file.txt" or die "open failed: $!";

# 等价于
open my $fh, "file.txt" or die "open failed: $!";

另外需要注意的是，自己通过open创建的裸文件句柄（即非变量类型的文件句柄）不是文件句柄对象，就像自己创建了一个LOG句柄，它无法直接使用LOG->autoflush(1);。

关于open相关的介绍，参见前面列出的基础文章，关于操作系统层IO的sysFUNC函数，在后面以单独的文章介绍。所以，这里先介绍IO::家族的部分模块。

IO::Handle简介

IO::Handle提供了很多文件句柄类的通用操作，比如new()创建匿名的文件句柄对象，autoflush()函数设置自动刷新(即替代select FH;$| = 1;)，等等。它也是所有IO家族模块的基本组成模块，而且一般不会直接使用IO::Handle来创建IO对象，而是通过其它IO模块创建IO对象然后继承这个模块里的方法。

例如，new()创建匿名文件句柄：

my $fh = IO::Handle->new();

IO::Handle提供了很多基础操作，可以查看perldoc手册perldoc IO::Handle了解其属性，在后面的内容或文章中会逐渐介绍其中的部分功能。

IO::File

该模块提供了操作文件的通用接口，主要是以不同模式打开文件句柄的方法，而其它操作数据的方法都从IO::Handle中继承。

先看例子：

use IO::File;

# 先创建匿名句柄，再open打开
$fh = IO::File->new();
if ($fh->open("< file")) {
    print <$fh>;
    $fh->close;
}

# 直接以单个参数方式创建并打开文件句柄
$fh = IO::File->new("> file");
if (defined $fh) {
    print $fh "bar\n";
    $fh->close;
}
 
# 直接以两个参数方式创建并打开文件句柄
$fh = IO::File->new("file", "r");
if (defined $fh) {
    print <$fh>;
    undef $fh;     # 将自动关闭文件句柄
}                  # 等价于出了作用域范围

# 直接以flag的方式创建并打开文件句柄
$fh = IO::File->new("file", O_WRONLY|O_APPEND);
if (defined $fh) {
    print $fh "corge\n";

    $pos = $fh->getpos;
    $fh->setpos($pos);
 
    undef $fh;       # automatically closes the file
}

autoflush STDOUT 1;

关于IO::File模块中的new和open方法：

new([FILENAME [,MODE [,PERMS]]])
open(FILENAME [,MODE [,PERMS]])
open(FILENAME, IOLAYERS)

new()方法和open()方法都能创建并打开文件句柄，当new()没有参数时，表示创建一个匿名句柄，当有任何参数时，都将调用open并传递参数给open。

open()可以接收单个、两个、三个参数，单参数的open()将直接调用内置open()函数。两个或三个参数时，第一个参数是文件名(可以包含特殊符号)，第二个参数是open的模式。

如果open接收到了类似于> +< >>等方式的模式时，或者接收到了ANSI C fopen()的字符串格式的模式w r+ a等，它将调用内置open()函数并自动保护好一些特殊符号以免出错。

如果open接收到了数值格式的模式，则调用sysopen()函数并传递数值模式给它，例如0666。

如果open中包含了:符号，则将所有3个参数都传递给3参数方式的内置open()函数。

open还支持Fcntl模块中定义的O_XXX模式，例如O_RDONLY、O_CREAT等。

它们之间的对应关系如下：

不难发现，O_RDONLY、O_WRONLY或O_RDWR是三个基本的模式，任何一种模式都至少指定它们中的一个。

IO::File还支持指定binmode来支持二进制读、写操作。详细内容参见perldoc -f binmode。

最后，IO::File的new_tmpfile()方法可以在/tmp目录下创建并打开这个临时文件，这个临时文件和普通意义上的临时文件有些不同，它是直接创建一个文件，然后一直保持打开，并立即删除它，也就是说它是匿名的文件。这样在操作系统上就看不到这个文件，但是却可以对这个临时文件进行IO，从而实现真正意义上的临时文件。如果创建成功，它返回IO对象，否则销毁IO对象。

显然，这个创建就被删除的临时文件只有在同时提供读、写能力时才有意义，只读或者只写是没有意义的。

例如：

#!/usr/bin/perl
use strict;
use warnings;

use IO::Handle;
use IO::File;

# 创建临时文件
my $tmp_file = IO::File->new_tmpfile();
$tmp_file->autoflush(1);

# 这个临时文件已经被删除了
system("lsof -n -p $$ | grep 'deleted'");

# 写入一点数据
$tmp_file->say("Hello World1");
$tmp_file->say("Hello World2");
$tmp_file->say("Hello World3");
$tmp_file->say("Hello World4");

# 指针移动到临时文件的头部来读取数据
seek($tmp_file, 0, 0);

while(<$tmp_file>){
    print "Reading from tmpfile: $_";
}

执行结果：

perl  22583 root  3u  REG  0,2  0  2533274790579481 /tmp/PerlIO_ns1KST (deleted)
Reading from tmpfile: Hello World1
Reading from tmpfile: Hello World2
Reading from tmpfile: Hello World3
Reading from tmpfile: Hello World4

其实内置函数open()或者IO::File的open()方法也能创建同样的临时文件，只需要将open()的文件名参数指定为undef即可，由于指定了undef文件名，所以open()只能是三参数模式的。

例如：

open LOG, "+<", undef or die "open failed: $!";

open()内置函数创建临时文件的示例参见：Perl的IO操作(2)：更多文件句柄模式。