一、學習目的

掌握系統編程和系統調用的概念

掌握系統編程錯誤處理的方式

掌握Unix/Linux系統級I/O:open close read write seek stat 4. 掌握RIO

掌握I/O重定向的方法

二、學習資源

教材：附錄A，第10章《系統級I/O》

課程資料：https://www.shiyanlou.com/courses/413 實驗11，課程邀請碼：W7FQKW4Y

教材中代碼運行、思考一下，讀代碼的學習方法見這。
三、學習方法

進度很重要：必須跟上每周的進度，閱讀，練習，問答，項目。我會認真對待每一位同學，請你不要因為困難半途而廢。

問答很重要：遇到知識難點請多多提問，這是你的權利更是您對自己負責的義務。問答到博客園討論小組：http://group.cnblogs.com/103791/

實踐很重要：解決書中習題，實踐書中實例，完成每周項目，才算真的消化了這本好書。通過實驗樓環境或自己安裝的虛擬機在實踐中進行學習

實驗報告很重要：詳細記錄你完成項目任務的思路，獲得老師點評和幫助自己復習。學習完成后在博客園中（http://www.cnblogs.com/）把學習過程通過博客發表，博客標題“信息安全系統設計基礎第九周學習總結”

三、學習任務

1 .閱讀教材，注意每個系統調用的參數、返回值，會查幫助文檔
完成課后練習（書中有參考答案）重點：10.1、10.2、10.3、10.4、10.5

2 .重要命令：
man -k key1 | grep key2| grep 2 : 根據關鍵字檢索系統調用
grep -nr xxx /usr/include ：查找宏定義，類型定義。

四、學習過程

第十章 系統級I/O

10.1 Unix I/O

1.打開文件

一個應用程序通過要求內核打開相應文件，來宣告它想要訪問一個I/O設備。

Unix外殼創建時都有三個打開的文件

標準輸入、標準輸出、標準錯誤。

頭文件<unistd.h> 定義了常量： STDIN_FILENO STDOUT_FILENO STDERR_FILENO

2.改變當前的文件位置

對于每個打開的文件,內核保持著一個文件位置k，初始為0。應用程序通過執行seek操作，顯示的設置文件的當前位置為k.

3.讀寫文件

一個讀操作就是從文件拷貝n>0個字節到儲存器，從當前文件位置k開始，讓后將k增加到k+n.

4.關閉文件

當應用完成了對文件的訪問之后，它就通知內核關閉這個文件。

10.2打開和關閉文件

1、打開文件：

進程是通過調用open函數來打開一個已存在的文件或者創建一個新文件：

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int open(char *filename, int flags, mode_t mode); //返回：若返回成功則為新文件描述符，若出錯為-1。

flags 參數指明了進程打算如何訪問這個文件:

• O_RDONLY: Reading only

• O_WRONLY: Writing only

• O_RDWR: Reading and writing

flags參數也可以是一個或者更多位掩碼的或，提供一些額外的指示：

• O_CREAT： 如果文件不存在，就創建它的一個截斷的（空）文件。

• O_TRUNC：如果文件已經存在，就截斷它。

• O_APPEND：再每次寫操作前，設置文件位置到文件的結尾處。

2、關閉文件

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

10.3 讀和寫文件

3、讀文件

• 應用程序是通過分別調用read和write函數來執行輸入和輸出的。

• read函數從描述符為fd的當前文件位置拷貝最多n個字節到儲存器位置buf。

• 返回值-1表示一個錯誤，而返回值0表示EOF。否則，返回值表示的時實際傳送的字節數量。

  include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t n);//返回：若成功則為0，若出錯則為-1.

  4、寫文件

  write函數從儲存器位置buf拷貝至多n個字節到描述符fd到當前位置。

  #include <unistd.h>
  ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t n);
  //返回：若成功則為寫的字節數，若出錯則為-1.

• 讀時遇到EOF

  假設該文件從當前文件位置開始只含有20個字節，而應用程序要求我們以50個字節的片進行讀取，這樣一來，這個read的返回的值是20，在此之后的read則返回0.

• 從終端讀文本行

  如果打開的文件是與終端相關聯的，那么每個read函數將一次傳送一個文本行，返回的不足值等于文本行的大小。（具體的含義可看我以前的文章，關于緩沖區的）

• 讀和寫網絡套接字（socket）

  如果打開的文件對應于網絡套接字，那么內部緩沖約束和較長的網絡延遲會導致read和write返回不足值。

10.4 用Rio包健壯地讀寫

RIO的無緩沖的輸入輸出函數

通過調用rio _ readn和rio _ writen函數，應用程序可以在存儲器和文件之間直接傳送數據。

#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);若成功則返回傳送成功的字節數若EOF則為0（只對rio_readn而言），若出錯 則為-1

RIO的帶緩沖的輸入函數

rio _ readlineb和rio _ readnb函數從一個內部讀緩沖區拷貝一個文本行，當緩沖區變空時，會自動調用read重新填滿緩沖區。

void rio_readinitb(rio_t *rp,int fd);(無返回)ssize_t rio_readlineb(rio_t *rp,void *usrbuf,size_t maxlen);ssize_t rio_readnb(rio_t *rp,void *usrbuf,size_n); (若成功則返回傳送成功的字節數，若EOF則為0，若出錯 則為-1)

• 打開每一個描述符都會調用一次rio _ readinitb函數，他將描述符fd和地址rp處的一個類型為rio _ t的讀緩沖區聯系起來。

• 帶緩沖的函數的調用不應該和無緩沖的rio _ readn交叉使用。

10.5 讀取文件元數據

應用程序能通過調用stat和fstat函數，檢索到關于文件的信息（元數據）。stat函數以一個文件名作為輸入，fstat函數以文件描述符作為輸入。

#include <unistd.h> include <sys/stat.h>int stat(const char *filename,struct stat *buf); int fstat(int fd,struct stat *buf);

• st _ size成員包含了文件的字節數大小。st _ mode成員則編碼了文件訪問許可位和文件類型。

• 普通文件包括某種類型的二進制或文本數據。

• 目錄文件包含關于其他文件的信息。

• 套接字是一種用來通過網絡與其他進程通信的文件。

10.6 共享文件

• 內核用三個相關的數據結構來表示其打開的文件。

• 描述符表：表項由進程打開的文件描述符來索引的，每個打開的描述符表指向文件表中的一個表項，每個進程有其獨立的描述符表。

• 文件表：打開文件的集合是由一張文件表來表示的，所有的進程共享這張表。包括：當前的文件位置、引用計數、以及一個指向v-node表中對應表項的指針。

• v-node表：每個表項包含stat結構中的大多數信息，；包括st_mode和st_size成員，所有進程共享。

10.7 I/O重定向

I/O重定向操作符，允許用戶將磁盤文件和標準輸入輸出聯系起來。

dup2函數拷貝描述符表表項oldfd到描述符表項newfd，覆蓋描述符表表項newfd以前的內容。如果newfd已經打開，dup2會在拷貝oldfd之前關閉newfd。

#include <unistd.h>int dup2(int oldfd,int newfd);

10.8 標準I/O

標準I/O庫將一個打開的文件模型化為一個流，也就是一個指向FILE類型的結構的指針。

#include <stdio.h> extern FILE *stdin; /*標準輸入，文件描述符為0*/ extern FILE *stdout; /*標準輸出，文件描述符為1*/ extern FILE *stderr; /*標準錯誤，文件描述符為2*/

類型為file的流是對文件描述符和流緩沖區的抽象，目的是使開銷較高的Unix I/O系統調用的數量盡可能小。

遇到問題

• 第一次嘗試使用Markdown不是很熟練，但是感覺很強大
• 所謂"截斷"是什么意思
• csapp.h 不識別

轉載于:https://www.cnblogs.com/L1nke/p/4947693.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的第九周（11.02-11.08）学习笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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