第八章 Unix系统接口

Unix内核的三个基本职能是进程控制、文件系统管理和外围设备操作，用户可以通过系统调用（system call）和库函数访问这些内核操作，它们实际上是操作系统中可能被用户程序调用的一些由C语言实现的函数，很多库函数通过调用系统调用间接为用户提供服务，使用户不必了解低层次的内核操作细节。

文件描述符（file descriptor）

当用户程序获得权限打开文件时，操作系统会向程序返回一个小的非负整数，称作文件描述符，今后对文件的读写通过文件描述符而不是文件名来实现（类似于标准库中的文件指针）。被打开文件的所有信息由操作系统维护，而用户程序仅通过文件描述符引用文件。

当命令解释程序（shell）运行一个程序，系统将自动为其打开stdin，stout和stderr三个文件，文件描述符分别为0，1和2。
当用户对程序的输入，输出和错误输出重定向时，shell将改变文件描述符0，1和2的定义。使用管道时亦然。
无论何种情况，文件描述符的赋值都由shell完成，程序本身不知道输入和输出来自哪儿，只知道从文件描述符0输入，使用1和2输出。

底层I/O

系统调用read和write用于输入和输出：
int read(int fd, char *buf, int n)
int write(int fd, char *buf, int n)
fd是文件描述符，buf是程序存取数据的缓冲区，n是要传输的字节数，返回值为当前传输字节数，返回0表示文件结束，返回-1表示出错。

main()
{
char buf[BUFSIZE];
int n;
while((n=read(0, buf, BUFSIZE) > 0)
write(1, but, n);
return 0;
}
程序从文件描述符0读取输入，复制到文件描述符1。read每次欲读取BUFSIZE个字节，当读至文件末尾时，可能返回少于BUFSIZE个字节，最后读完时read将返回0，循环结束。
可以利用read和write函数构造getchar和putchar函数。

文件操作

Unix系统调用提供了文件打开，创建和关闭的函数：

int open(char *name, int flags, int perms)
open返回被打开文件的文件描述符，flags是打开方式（O_RDONLY， O_WRONLY，O_RDWR），对于open函数，perms总为0。当成功打开文件时，open返回文件描述符，若出错返回-1。

int creat(char *name, int perms)
创建一个新文件，若成功则返回文件描述符，否则返回-1，creat也可以覆盖已有文件，原文件内容将被丢弃。perms为Unix文件系统中的9位文件权限。

close(int fd)
断开文件描述符和打开文件之间的连接，释放文件描述符。它与C语言标准库中的fclose类似，只是少了输出缓冲区机制。通过exit退出程序或从main函数返回将自动关闭所有程序打开的文件。

unlink(char *name)
从系统中删除文件名，与C语言标准库中的remove类似。

随机存取（random access）
long lseek(int fd, long offset, int origin)
在文件描述符为fd的文件中定位偏移量为offset的位置。origin为0时offset从文件起始处算起，为1时从当前位置算起，为2时从文件结尾处算起。函数返回值为long类型，之后的文件读写将从该位置开始。出错时返回-1。
C语言标准库函数fseek与lseek相似，只是使用FILE *fp作为第一个参数，出错时返回非0。