《UNIX環境進階程式設計（第3版）》——1.5 輸入和輸出

本節書摘來自異步社群《unix環境進階程式設計（第3版）》一書中的第1章，第1.5節，作者：【美】w. richard stevens , stephen a.rago著，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

1．檔案描述符

檔案描述符（file descriptor）通常是一個小的非負整數，核心用以辨別一個特定程序正在通路的檔案。當核心打開一個現有檔案或建立一個新檔案時，它都傳回一個檔案描述符。在讀、寫檔案時，可以使用這個檔案描述符。

2．标準輸入、标準輸出和标準錯誤

按慣例，每當運作一個新程式時，所有的shell都為其打開3個檔案描述符，即标準輸入（standard input）、标準輸出（standard output）以及标準錯誤（standard error）。如果不做特殊處理，例如就像簡單的指令ls，則這3個描述符都連結向終端。大多數shell都提供一種方法，使其中任何一個或所有這3個描述符都能重新定向到某個檔案，例如：

<code>ls &gt; file.list</code>

執行ls指令，其标準輸出重新定向到名為file.list的檔案。

3．不帶緩沖的i/o

函數open、read、write、lseek以及close提供了不帶緩沖的i/o。這些函數都使用檔案描述符。

執行個體

如果願意從标準輸入讀，并向标準輸出寫，則圖1-4中所示的程式可用于複制任一unix普通檔案。

圖1-4　将标準輸入複制到标準輸出

頭檔案（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（下一章将對此做更多的說明）。頭檔案包含了很多unix系統服務的函數原型，例如圖1-4程式中調用的read和write。

兩個常量stdin_fileno和stdout_fileno定義在頭檔案中，它們指定了标準輸入和标準輸出的檔案描述符。在posix标準中，它們的值分别是0和1，但是考慮到可讀性，我們将使用這些名字來表示這些常量。

3.9節将詳細讨論buffsize常量，說明它的各種不同值将如何影響程式的效率。但是不管該常量的值如何，此程式總能複制任一unix普通檔案。

read函數傳回讀取的位元組數，此值用作要寫的位元組數。當到達輸入檔案的尾端時，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。

如果将該程式編譯成标準名稱的a.out檔案，并以下列方式執行它：

<code>./a.out &gt; data</code>

那麼标準輸入是終端，标準輸出則重新定向至檔案data，标準錯誤也是終端。如果此輸出檔案并不存在，則shell會建立它。該程式将使用者鍵入的各行複制到标準輸出，鍵入檔案結束符（通常是ctrl+d）時，将終止本次複制。

若以下列方式執行該程式：

<code>./a.out &lt; infile &gt; outfile</code>

會将名為infile檔案的内容複制到名為outfile的檔案中。

4．标準i/o

标準i/o函數為那些不帶緩沖的i/o函數提供了一個帶緩沖的接口。使用标準i/o函數無需擔心如何選取最佳的緩沖區大小，如圖1-4中的buffsize常量的大小。使用标準i/o函數還簡化了對輸入行的處理（常常發生在unix的應用程式中）。例如，fgets函數讀取一個完整的行，而read函數讀取指定位元組數。在5.4節中我們将了解到，标準i/o函數庫提供了使我們能夠控制該庫所使用的緩沖風格的函數。

我們最熟悉的标準i/o函數是printf。在調用printf的程式中，總是包含（在本書中，該頭檔案包含在apue.h中），該頭檔案包括了所有标準i/o函數的原型。

圖1-5程式的功能類似于前一個調用了read和write的程式，5.8節将對此程式進行更詳細的說明。它将标準輸入複制到标準輸出，也就能複制任一unix普通檔案。

圖1-5　用标準i/o将标準輸入複制到标準輸出

函數getc一次讀取一個字元，然後函數putc将此字元寫到标準輸出。讀到輸入的最後一個位元組時，getc傳回常量eof（該常量在中定義）。标準i/o常量stdin和stdout也在頭檔案中定義，它們分别表示标準輸入和标準輸出。