Unix Programming ：文件IO

文件描述符常量(unistd.h)：

• STDIN_FILENO
• STDOUT_FILENO
• STDERR_FILENO

通常这些常量分别对应于数字0,1,2

文件操作需要头文件 fcntl.h ，一些常量需要头文件unistd.h

• open int open(const char *pathname, int oflag, ... ) 

  • 其中oflag可以是以下值的集合

    • O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR 读写属性
    • O_APPEND、O_CREAT、O_EXCL、O_TRUNC、O_NOCTTY、O_NONBLOCK
• creat 等效于 open (pathname, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, mode);
• closeint close(int filedes);
• lseek off_t lseek(int filedes, off_t offset, int whence); 

  • 与偏移 offset 相对的位置whence：

    • SEEK_SET 文件起始
    • SEEK_CUR 当前位置
    • SEEK_END 文件末尾
• write ssize_t write(int filedes, const void *buf, size_t nbytes); 

生成有洞的文件

使用lseek跳到文件原大小之外的范围然后写入数据，那么中间的部分数据不会被真正存储，不过读取是都当做0看待，但ls看到的文件大小还是将中间这些算进去的，这样可以非常快速的生成较大的空白文件。

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>

char file_header[] = "this is the file header msg.";
char file_end[] = "now we reach the file end.";

int main() {
    printf("size of off_t: %ld\n", sizeof(off_t));
    printf("max file open number: %ld\n", sysconf(_SC_OPEN_MAX));
    printf("max name length: %d\n", _POSIX_NAME_MAX);
    printf("max path length: %d\n", _POSIX_PATH_MAX);

    int fd = open("tmpfile", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC);

    if (fd < 0) {
        perror("file operation open");
        return 0;
    }

    int head_len = strlen(file_header);
    int end_len  = strlen(file_end);

    if (write(fd, file_header, head_len) != head_len) {
        perror("write file header msg failed.");
    }

    if (lseek(fd, 16384, SEEK_SET) == -1) {
        perror("lseek failed.");
    }

    if (write(fd, file_end, end_len) != end_len) {
        perror("write file end msg failed.");
    }

    if (close(fd) < 0) {
        perror("file operation close");
    }
    return 0;
}

缓存影响I/O效率

由于有预读取的过程存在使用缓存可以提高复制速度，但是当缓存超过其预读取大小时缓存作用就降低了

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

char buffer[16 * 1024];

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "usage:\n\t%s <buffer_size>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    int buffer_size = 0;
    sscanf(argv[1], "%d", &buffer_size);

    if (buffer_size > sizeof(buffer)) {
        fprintf(stderr, "buffer size too big. max: %ld\n", sizeof(buffer));
        return 0;
    }

    int bytes_read = 0;

    while ((bytes_read = read(STDIN_FILENO, buffer, buffer_size)) > 0) {
        if (write(STDOUT_FILENO, buffer, bytes_read) != bytes_read) {
            fprintf(stderr, "write error.\n");
        }
    }

    if (bytes_read < 0) {
        fprintf(stderr, "read error.\n");
    }

    return 0;
}

测试了使用不同缓存的情况下IO效率（比较随意）：

Linux中的fd设备