UNIX基礎知識之輸入和輸出

一、檔案描述符

　　檔案描述符（file descriptor）通常是一個小的非負整數，核心用它辨別一個特定程序正在通路的檔案。當核心打開一個已有檔案或建立一個新檔案時，它傳回一個檔案描述符。在讀、寫檔案時，就可以使用它。

二、标準輸入、标準輸出和标準出錯

　　按慣例，每當運作一個新程式時，所有的shell都會為其打開三個檔案描述符：标準輸入（standard input）、标準輸出（standard output）以及标準出錯（standard error）。如果沒有做什麼特殊處理（如重定向），則這三個描述符都鍊向終端。

三、不用緩沖的I/O

　　函數open、read、write、lseek以及close提供了不用緩沖的I/O。這些函數都使用檔案描述符。

　　程式清單1-2 将标準輸入複制到标準輸出

[[email protected] 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);
}      

　　頭檔案<unistd.h>（apue.h中包含了此頭檔案）及兩個常量STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO是POSIX标準的一部分。該頭檔案包含了很多UNIX系統服務的函數原型。

　　兩個常量STDIN_FILENO和STDOUT_FILENO定義在<unistd.h>頭檔案中，它們指定了标準輸入和标準輸出的檔案描述符。它們的典型值分别是0和1，但是考慮到可移植性，我們将使用新名字。

　　read函數傳回讀得多位元組數，此值用作要寫的位元組數。當到達檔案尾端時，read傳回0，程式停止執行。如果發生了一個讀錯誤，read傳回-1.出錯時大多數系統函數傳回-1.

　　prog1-2.c編譯成功後，以下列方式執行它：

[[email protected] unix_env_advance_prog]# ./prog1-2 > data      

　　那麼，标準輸入是終端，标準輸出則重新定向至檔案data，标準出錯也是終端。如果此輸出檔案并不存在，那麼shell會建立它。該程式将使用者鍵入的各行複制至标準輸出，鍵入檔案結束字元（通常是Ctrl+D）時，則終止該次複制。

　　若以下列方式執行該程式：

[[email protected] unix_env_advance_prog]# ./prog1-2 < infile > outfile      

　　那麼名為infile檔案的内容複制到名為outfile的檔案中。

四、标準I/O

　　标準I/O函數提供一種對不用緩沖I/O函數的帶緩沖的接口。使用标準I/O函數可以無需擔心如何選取最佳的緩沖區大小，例如prog1-2中的BUFFSIZE常量的大小。使用标準I/O函數的另一個優點是簡化了對輸入行的處理（常常發生在UNIX的應用中）。例如，fgets函數讀一完整的行，而read函數讀指定位元組數。

　　我們最熟悉的标準I/O函數是printf。在調用printf的程式中，總是包括<stdio.h>，該頭檔案包括了所有标準I/O函數的原型。

　　程式清單1-3 用标準I/O将标準輸入複制到标準輸出

[[email protected] 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);
}      

　　函數getc一次讀一個字元，然後函數putc将此字元寫到标準輸出。讀到輸入的最後1個位元組時，getc傳回常量EOF，該常量在<stdio.h>中定義。标準輸入/标準輸出常量stdin和stdout也定義在頭檔案<stdio.h>中，它們分别表示标準輸入和标準輸出檔案。

本篇博文内容摘自《UNIX環境進階程式設計》（第二版），僅作個人學習記錄所用。關于本書可參考：http://www.apuebook.com/。