UNIX环境高级编程：文件I/O详解

"APUE(UNIX环境高级编程)——文件I/O篇主要讲解了UNIX系统中的文件输入/输出操作，包括基本的I/O函数如open、read、write、lseek和close，以及不带缓存的I/O概念。此外，还涉及到文件描述符、原子操作、多进程间的文件共享、内核数据结构以及dup、fcntl和ioctl等函数的应用。" 在UNIX环境中，文件I/O是操作系统提供给程序员进行数据读写的接口。这一章首先介绍了五个核心的文件I/O函数： 1. **open**: 用于打开已存在文件或创建新文件，返回一个文件描述符。 2. **read**: 使用文件描述符从文件中读取数据，其效率受缓存器长度影响。 3. **write**: 向文件写入数据，同样受缓存器长度影响。 4. **lseek**: 改变文件指针的位置，以便读写不同位置的数据。 5. **close**: 关闭已打开的文件，释放相关资源。 不带缓存的I/O（unbuffered I/O）意味着每次read和write调用都会直接与内核交互，没有中间的缓冲层。这与标准I/O库中的缓冲机制形成对比，标准I/O库通常会提供自己的缓冲机制以提高性能。 文件描述符是内核追踪打开文件的关键数据结构，它是一个非负整数。0、1和2分别代表标准输入、标准输出和标准错误，这是UNIX系统中的传统约定，也是POSIX应用程序通常遵循的规则。在POSIX标准中，这些数值被符号常数STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO所替代。 文件描述符的范围是0到OPEN_MAX，这个上限值在不同的UNIX版本中可能有所不同，早期的系统通常限制为19，允许每个进程打开20个文件。但现代系统通常能支持更多的同时打开文件。 除了基本的I/O操作，本章还涵盖了原子操作的重要性，特别是在多进程环境下，确保操作不会被其他进程干扰。原子操作保证了文件状态的一致性，例如，当两个进程同时尝试修改同一文件时，内核会确保这些操作不会交错。 另外，文件的共享特性也得到讨论，包括如何通过文件描述符在进程间共享文件，以及内核如何维护关于这些文件的相关数据结构。最后，提到了dup函数用于复制文件描述符，fcntl用于文件控制，以及ioctl用于设备控制，这些都是扩展文件I/O功能的重要工具。 APUE的这一章节深入探讨了UNIX系统中文件I/O的各个方面，为开发者提供了理解并有效利用这些功能的基础。