第2章：文件I/O

1. 在对文件进行读写操作之前，首先需要打开文件。内核会为每个进程维护一个打开文件的列表，该列表称为文件表（file table）。文件表是由一些非负整数进行索引，这些非负整数称为文件描述符（file descriptor）。列表的每一项是一个打开文件 的信息，包含指向该文件索引节点（inode）内存拷贝的指针以及关联的元数据，如文件位置指针和访问模式。

默认情况下，子进程会维护一份父进程的文件表副本。在该副本中，打开文件列表及其访问模式、当前文件位置以及其他元数据，都和父进程维护的文件表相同，但存在一点区别：即当子进程关闭一个文件时，不会影响到父进程的文件表。

2. 通过read()读文件

#include <unistd.h>

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

每次调用read()函数，会从fd指向的文件的当前偏移开始读取len字节到buf所指向的内存中。执行成功时，返回写入buf中的字节数；出错时，返回-1，并设置errno值。fd的文件位置指针会向前移动，移动的长度由读取到的字节数决定。如果fd所指向的对象不支持seek操作（比如字符设备文件），则读操作总是从“当前”位置开始。

对于read()而言，返回小于len的非零正整数是合法的。实际上，调用read()有很多可能结果：

• 调用返回值等于len。读取到的所有len个字节都被存储在buf中。结果和预期的一致。
• 调用返回值小于len，大于0。读取到的字节被存储在buf中。比如在读取过程中信号中断，再次执行read（分别更新buf和len值）
• 调用返回0，表示EOF，没有更多可读的数据。
• 由于当前没有数据可用，调用阻塞。在非阻塞模式下，不会发生这种情况。
• 调用返回-1，并把errno设置成EINTR。这表示在读取任何字节前收到信号。调用可以重新执行。
• 调用返回-1，并把errno设置成EAGAIN。这表示当前没有任何数据可用，请求应该稍后再重新执行。这种情况只在非阻塞模式下发生。

• 调用返回-1，并把errno设置成非EINTR或EAGAIN的一个值。这表示更严重的错误。重新执行读操作不会成功。

读入所有字节可以这样：

ssize_t ret;

while (len !=0 &&(ret = read(fd, buf, len)) != 0) {

if (ret == -1) {

if (errno == EINTR)

continue;

perror("read");

break;

}

len -= ret;

buf += ret;

}

3. 调用write()写

#include <unistd.h>

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

write()调用会从文件描述符fd指向的文件的当前位置开始，将buf中至多count个字节写入到文件中。不支持seek的文件（如字符设备）总是从起始位置开始写。write()指向成功时，会返回写入的字节数，并更新文件位置。出错时，返回-1，并设置errno值。

对于普通文件（不太可能会返回部分写），不需要执行循环写操作。

但是，对于其他的文件类型，比如socket，需要循环来保证写了所有请求的字节:

ssize_t ret;

while (len != 0 && (ret = write(fd, buf, len)) != 0) {

if (ret == -1) {

if (errno == EINTR)

continue;

perror("write");

break;

}

len -= ret;

buf += ret;

}

当write()调用返回时，内核已经把数据从提供的缓冲区拷贝到内核缓冲区中。但不保证数据已经写到目的地。

4. 关闭文件

#include <unistd.h>

int close(int fd);

系统调用close()会取消当前进程的文件描述符fd与其关联的文件之间的映射。关闭文件操作并非意味着该文件的数据已经被写到磁盘。

5. 用lseek()查找

一般情况下，I/O是线性的，由于读写引发 的隐式文件位置更新都需要seek操作。lseek()系统调用能够将文件描述符的位置指针设置成指定值。lseek()只更新文件位置，没有执行其他操作，也并不初始化任何I/O：

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

off_t lseek(int fd, off_t pos, int origin);

6. 定位读写

Linux提供了两种read()和write()系统调用的变体来代替lseek(),每次读写操作时，都把文件位置作为参数，在完成时，不会更新文件位置。

ssize_t pread(int fd, void *buf, size_t count, off_t pos);从文件描述符的pos位置开始读取，共读取count个字节到buf中

ssize_t pwrite(int fd, const void *buf, size_t count, off_t pos);从文件描述符fd的pos位置开始，从buf中写count字节到文件中

定位读写只适用于可查找的文件描述符，包括普通文件。pread()和pwrite()调用的语义相当于在read()和write()之前调用lseek()调用，但存在以下三点区别：

1. pread()和pwrite()调用在结束时不会修改文件位置指针。
2. pread()和pwrite()调用避免了在使用lseek()时出现的竞争。

7. I/O多路复用

内核一旦发现进程指定的一个或多个I/O条件就绪，它就通知进程。

select  poll