20145238《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

20145238 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

教材学习内容总结

第十章知识点总结

（一）Unix I/O

Unix I/O：简单低级的应用接口，使所有输入输出都以统一的方式执行。

• 打开文件。一个应用程序通过要求内核打开相应文件，来宣告它想要访问一个I/O设备，内核返回描述符（小的非负整数）。每个进程开始时都有三个打开的文件：标准输入（描述符为0）、标准输出（描述符为1）、标准错误（描述符为2）。
• 改变当前的文件位置。每个打开的文件内核保持着一个文件位置k，初始为0。
• 读写文件。读操作就是从文件拷贝n>0个字节到存储器，从当前文件位置k开始将k增加到k+n。
• 关闭文件。将描述符恢复到可用的描述池中。

（二）打开和关闭文件

1.open：进程通过调用open函数来打开一个已存在的文件或创建一个新文件。

`#include<sys/types.h>

include<sys/stat.h>

include<fcntl.h>`

int open(char *filename, int flags, mode_t mode);
返回：若成功则为新文件描述符，若出错则为-1。
open函数将filename转换为一个文件描述符，并返回描述符数字。返回的描述符是在进程中当前没有打开的最小描述符。

flags参数指明进程打算如何访问这个文件：

• O_RDONLY:只读
• O_WRONLY:只写
• O_RDWR:可读可写
  　　
  以只读的方式打开一个已存在的文件：fd = Open("foo.txt, O_RDONLY, 0")
  打开一个已存在的文件，并在后面添加一些数据：fd = Open("foo.txt, O_WRONLY|O_APPEND, 0")

2.close：进程通过调用close函数关闭一个打开的文件。

#include<unistd.h> int close(int fd);
返回：若成功则为0，若出错则为-1。
关闭一个已关闭的描述符会出错。

(三）读和写文件

1.read和write函数：应用程序通过分别调用read和write函数来执行输入和输出。

#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，若出错则为-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的当前位置拷贝最多n个字节到存储器位置buf。
• 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。
  注："csapp.h"是《深入理解计算机系统》这本书写的头文件，运行代码时需要将该头文件下载并移到/usr/include中。

2.ssize_ t 和 size_t 的区别

• size_t：read函数的输入参数，定义为unsigned int
• ssize_t：read函数的返回值，定义为int。因为出错时必须返回-1。

（四）用RIO包健壮地读写

1.RIO包：自动处理不足值，提供两类不同的函数

• 无缓冲的输入输出函数：直接在存储器和文件之间传送数据。
• 带缓冲的输入函数：高效地从文件中读取文本行和二进制数据。

2.RIO的无缓冲的输入输出函数

• 应用程序通过调用rio_ readn和rio_ writen函数可以在存储器和文件之间直接传送数据。

#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);
返回：若成功则为传送的字节数，若EOF则为0（只对rio_ readn而言），若出错则为-1。
rio_ readn函数从描述符fd的当前文件位置最多传送n个字节到存储器位置usrbuf。rio_ writen函数从存储器位置usrbuf传送n个字节到描述符fd。

3.RIO的带缓冲的输入函数**

• 一个文本行就是一个由换行符结尾的ASCII码字符序列。

• 调用包装函数rio_ readlineb,从一个内部读缓冲区拷贝一个文本行，当缓冲区变空时会自动调用read重新填满缓冲区。

#include"csapp.h" void rio_ readlineb(rio_t *rp, int fd); ssize_ t rio_ readlineb(rio_t *rp, void *usrbuf, size_t maxlen); ssize_ t rio_ readnb(rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n);
返回：若成功则为读的字节数，若EOF则为0，若出错则为-1。

• rio_ readlineb函数从文件rp读出一个文本行（包括结尾的换行符），将它拷贝到存储器位置usrbuf，并用空（零）字符结束这个文本行。rio_ readlineb函数最多读maxlen-1个字节，余下一个字符留给结尾的空字符。
• rio_ readnb函数从文件rp最多读n个字节到存储器位置usrbuf。对同一描述符，对rio_ readlineb和rio_ readnb的调用可以任意交叉进行。

（五）读取文件元数据

1.元数据 应用程序能通过调用stat和fstat函数检索到关于文件的信息。

`#include<unistd.h>

include<sys/stat.h>

int stat(const char *filename, struct stat *buf);
int fstat(int fd, struct stat *buf);`
返回：若成功则为0，若出错则为-1。

2.tat数据结构成员：st_ mode、st_ size……

st_ size成员包含了文件的字节数大小，st_ mode成员编码了文件访问许可位和文件类型。

（六）共享文件

** 内核用三个相关的数据结构来表示打开的文件**：

• 描述符表
• 文件表
• v-node表
  多个描述符可以通过不同的文件表表项来引用同一个文件。每个描述符都有它自己的文件位置，所以对不同描述符的读操作可以从文件的不同位置获取数据。

调用fork后，子进程有一个父进程描述符表的副本，共享相同的文件位置。在内核删除相应文件表项之前，父子进程必须都关闭它们的描述符。

(七）I/O重定向

I/O重定向操作符：允许用户将磁盘文件和标准输入输出联系起来。I/O重定向可使用dup2函数工作。

#include<unistd.h> int dup2(int oldfd, int newfd);
返回：若成功则为非负的描述符，若出错则为-1。
dup2函数拷贝描述符表表项oldfd到描述符表表项newfd，覆盖描述符表表项newfd以前的内容。如果newfd已经打开了，dup2会在拷贝oldfd之前关闭newfd。

(八）标准I/O

• 标准I/O库提供打开和关闭文件的函数（fopen和fclose）、读和写字节的函数（fread和fwrite）、读和写字符串的函数（fgets和fputs），以及复杂的格式化的I/O函数（scanf和printf）。

(九）错误处理

1. 错误处理包装函数

定义：给定某个基本的系统级函数foo，定义一个有相同参数、只不过开头字母大写的包装函数Foo。包装函数调用基本函数并检查错误。如果包装函数发现错误，则打印一条信息并终止进程。否则它返回到调用者。

2. Unix系统中的错误处理

三种风格：

• Unix风格的错误处理：遇到错误返回-1，成功则返回有用的结果。
• Posix风格的错误处理：只用返回值来表明成功（0）或者失败（非0）
• DNS风格的错误处理：失败时返回NULL指针，并设置全局变量h_errno

3. 错误处理包装函数

• Unix风格：

pid_t Wait(int *status)
{
pid_t pid;
if(pid = wait(status)<0)
unix_error("wait error");
return pid;
}

• Posix风格：

void Pthread_detach(pthread_t tid)
{
int rc;
if(rc=pthread_detach(tid) != 0)
posix_error(rc,"Pthread_detach error");
}

• DNS风格：

struct hostent *Gethostbyname(const char *name)
{
struct hostname *p;
if((p = gethostbyname(name)) == NULL)
dns_error("Gethostbyname error");
return p;
}

教材学习中的问题和解决过程

• 关于grep -nr xxx /usr/include 命令的使用

grep -nr 这条语句可以用来查找关键字，全文搜索，并且可以直接查找文件内的内容

• 使用man -k sort | grep 3，可以查找C语言的标准函数库
  

代码调试中的问题和解决过程

问题：调试习题10.1的时候按照书上的代码，出错:找不到csapp.h

• 解决：看了同学的博客发现为了exit（0）能正常运行，要添加”stdlib.h”,此外还要将open所需的头文件加上，不然会返回出错。
  之后解决了
  
• 上图的这个警告还是没有解决，但可以成功运行了。
  

本周代码托管截图

代码托管链接

其他（感悟、思考等，可选）

本周虚拟机崩了...重新安装了虚拟机，以及重新建立了git链接，有了以前的失败经历这次从虚拟机的安装到git的建立链接都非常的顺畅，只是偶尔有一点小问题，翻阅以前的博客都可以解决。我觉得自己出现问题通过搜索引擎，捕捉到自己的需要的知识这种能力非常重要，拥有了这种方式自我解决问题的能力就会提高的很快，同时也能自强自己的自信心，不至于下一次问题来到无从解决。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90
第五周	500/1000	3/12	22/120
第六周	100/1300	2/15	30/150
第七周	500/1000	3/18	22/180
第八周	100/1500	2/20	30/210
第九周	500/1600	2/22	32/242

参考资料

• 《深入理解计算机系统V2》学习指导
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