Linux/Unix中系统级IO

Linux/unix I/O：将设备映射为文件的方式，允许Unix内核引出一个简单、低级的应用接口。

Linux/unix IO的系统调用函数很简单，它只有5个函数：open(打开)、close(关闭)、read(读)、write(写)、lseek(定位)。但是系统IO调用开销比较大，一般不会直接调用，而是通过调用Rio包进行健壮地读和写，或者调用C语言的标准I/O进行读写。尽管如此，Rio包和标准IO也都是封装了unix I/O的，所以学习系统IO的调用才能更好地理解高级IO的原理。

1、打开文件 返回一个小的非负整数，即描述符。用描述符来标识文件。每个进程都有三个打开的文件：标准输入（0）、标准输出（1）、标准错误（2）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int open(char *filename, int flags, mode_t mode);
        //返回：若成功则为新文件描述符，若出错为-1

flags:进程打算如何访问文件

O_RDONLY:只读    O_WRONLY:只写    O_RDWR:可读可写

也可以是一个或更多位掩码的或：

O_CREAT:如文件不存在，则创建

O_TRUNC：如果文件已存在，则截断

O_APPEND:每次写操作，设置k到文件结尾

mode:指定新文件的访问权限位

每个进程都有一个umask，通过调用umask函数设置。所以文件的权限为被设置成mode & ~umask

2、改变当前文件位置  从文件开头起始的字节偏移量。系统内核保持一个文件位置k，对于每个打开的文件，起始值为0。应用程序执行seek，设置当前位置k，通过调用lseek函数，显示地修改当前文件位置。

3、读写文件。读操作：从文件拷贝n个字节到存储器，从当前文件位置k开始，将k增加到k+n，对于一个大小为m字节的文件，当k>=m时，读操作触发一个EOF的条件。写操作：从存储器拷贝n个字节到文件，k更新为k+n

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t n);
            //返回：若成功则为读的字节数，若EOF则为0，若出错为-1.

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t n);
            //返回：若成功则为写的字节数，若出错则为-1.

read函数：从描述符为fd的当前文件位置拷贝至多n个字节到存储器位置buf。返回-1表示一个错误，返回0表示EOF，否则返回实际读取的字节数。

write函数：从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。

Ps:ssize_t与size_t区别：size_t：unsigned int，ssized_t：int。

4、关闭文件：内核释放文件打开时创建的数据结构，并恢复描述符到描述符池中，进程通过调用close函数关闭一个打开的文件。关闭一个已关闭的描述符会出错。

#include <unistd.h>

int close(int fd);
                //返回：若成功则为0，若出错则为-1.