UNIX基础知识之输入和输出

一、文件描述符

　　文件描述符（file descriptor）通常是一个小的非负整数，内核用它标识一个特定进程正在访问的文件。当内核打开一个已有文件或创建一个新文件时，它返回一个文件描述符。在读、写文件时，就可以使用它。

二、标准输入、标准输出和标准出错

　　按惯例，每当运行一个新程序时，所有的shell都会为其打开三个文件描述符：标准输入（standard input）、标准输出（standard output）以及标准出错（standard error）。如果没有做什么特殊处理（如重定向），则这三个描述符都链向终端。

三、不用缓冲的I/O

　　函数open、read、write、lseek以及close提供了不用缓冲的I/O。这些函数都使用文件描述符。

　　程序清单1-2 将标准输入复制到标准输出

[root@localhost unix_env_advance_prog]# cat prog1-2.c 
#include "apue.h"

#define BUFFSIZE        4096

int
main(void)
{
        int     n;
        char    buf[BUFFSIZE];

        while((n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFFSIZE)) > 0)
                if(write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
                        err_sys("write error");
        if(n < 0)
                err_sys("read error");

        exit(0);
}

　　头文件<unistd.h>（apue.h中包含了此头文件）及两个常量STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO是POSIX标准的一部分。该头文件包含了很多UNIX系统服务的函数原型。

　　两个常量STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO定义在<unistd.h>头文件中，它们指定了标准输入和标准输出的文件描述符。它们的典型值分别是0和1，但是考虑到可移植性，我们将使用新名字。

　　read函数返回读得多字节数，此值用作要写的字节数。当到达文件尾端时，read返回0，程序停止执行。如果发生了一个读错误，read返回-1.出错时大多数系统函数返回-1.

　　prog1-2.c编译成功后，以下列方式执行它：

[root@localhost unix_env_advance_prog]# ./prog1-2 > data

　　那么，标准输入是终端，标准输出则重新定向至文件data，标准出错也是终端。如果此输出文件并不存在，那么shell会创建它。该程序将用户键入的各行复制至标准输出，键入文件结束字符（通常是Ctrl+D）时，则终止该次复制。

　　若以下列方式执行该程序：

[root@localhost unix_env_advance_prog]# ./prog1-2 < infile > outfile

　　那么名为infile文件的内容复制到名为outfile的文件中。

四、标准I/O

　　标准I/O函数提供一种对不用缓冲I/O函数的带缓冲的接口。使用标准I/O函数可以无需担心如何选取最佳的缓冲区大小，例如prog1-2中的BUFFSIZE常量的大小。使用标准I/O函数的另一个优点是简化了对输入行的处理（常常发生在UNIX的应用中）。例如，fgets函数读一完整的行，而read函数读指定字节数。

　　我们最熟悉的标准I/O函数是printf。在调用printf的程序中，总是包括<stdio.h>，该头文件包括了所有标准I/O函数的原型。

　　程序清单1-3 用标准I/O将标准输入复制到标准输出

[root@localhost unix_env_advance_prog]# cat prog1-3.c 
#include "apue.h"

int
main(void)
{
        int     c;

        while((c = getc(stdin)) != EOF)
                if(putc(c, stdout) == EOF)
                        err_sys("output error");
        if(ferror(stdin))
                err_sys("input error");
        exit(0);
}

　　函数getc一次读一个字符，然后函数putc将此字符写到标准输出。读到输入的最后1个字节时，getc返回常量EOF，该常量在<stdio.h>中定义。标准输入/标准输出常量stdin和stdout也定义在头文件<stdio.h>中，它们分别表示标准输入和标准输出文件。

本篇博文内容摘自《UNIX环境高级编程》（第二版），仅作个人学习记录所用。关于本书可参考：http://www.apuebook.com/。