The C Programming Language（第 2 版） 笔记 / 8 UNIX 系统接口 / 8.2 低级 I/O（read 和 write）

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8.2 低级 I/O（read 和 write）

输入与输出是通过 read 和 write 系统调用实现的
在 C 语言程序中，可以通过函数 read 和 write 访问这两个系统调用
这两个函数中，第一个参数是文件描述符，第二个参数是程序中存放读或写的数据的字符数组，第三个参数是要传输的字节数

int n_read = read(int fd, char *buf, int n); 
int n_written = write(int fd, char *buf, int n);

每个调用返回实际传输的字节数
在读文件时，函数的返回值可能会小于请求的字节数
如果返回值为 0，则表示已到达文件的结尾，如果返回值为 -1，则表示发生了某种错误
在写文件时，返回值是实际写入的字节数
如果返回值与请求写入的字节数不相等，则说明发生了错误

在一次调用中，读出或写入的数据的字节数可以为任意大小
最常用的值为 1，即每次读出或写入 1 个字符（无缓冲），或是类似于 1024 ～ 4096 这样的与外围设备的物理块大小相应的值
用更大的值调用该函数可以获得更高的效率，因为系统调用的次数减少了

结合以上的讨论，我们可以编写一个简单的程序，将输入复制到输出，这与第 1 章中的复制程序在功能上相同
程序可以将任意输入复制到任意输出，因为输入/输出可以重定向到任何文件或设备

#include "syscalls.h"

main() /* copy input to output */ 
{
     
    char buf[BUFSIZ]; 
    int n;
    
    while ((n = read(0, buf, BUFSIZ)) > 0) 
        write(1, buf, n); 
    return 0; 
}

我们已经将系统调用的函数原型集中放在一个头文件 syscalls.h 中
因此，本章中的程序都将包含该头文件，不过，该文件的名字不是标准的

参数 BUFSIZ 也已经在 syscalls.h 头文件中定义
对于所使用的操作系统来说，该值是一个较合适的数值
如果文件大小不是 BUFSIZ 的倍数，则对 read 的某次调用会返回一个较小的字节数
write 再按这个字节数写，此后再调用 read 将返回 0

为了更好地掌握有关概念，下面来说明如何用 read 和 write 构造类似于 getchar、putchar 等的高级函数
例如，以下是 getchar 函数的一个版本，它通过每次从标准输入读入一个字符来实现无缓冲输入

#include "syscalls.h"

/* getchar: unbuffered single character input */ 
int getchar(void) 
{
    
    char c; 
    return (read(0, &c, 1) == 1) ? (unsigned char) c : EOF; 
}

其中，c 必须是一个 char 类型的变量，因为 read 函数需要一个字符指针类型的参数（&c）
在返回语句中将 c 转换为 unsigned char 类型可以消除符号扩展问题

getchar 的第二个版本一次读入一组字符，但每次只输出一个字符

#include "syscalls.h"

/* getchar: simple buffered version */ 
int getchar(void) 
{
     
    static char buf[BUFSIZ]; 
    static char *bufp = buf; 
    static int n = 0;
    
    if (n == 0) {
     /* buffer is empty */ 
        n = read(0, buf, sizeof buf); 
        bufp = buf; 
    } 
    return (--n >= 0) ? (unsigned char) *bufp++ : EOF; 
}

如果要在包含头文件 <stdio.h> 的情况下编译这些版本的 getchar 函数
就有必要用 #undef 预处理指令取消名字 getchar 的宏定义，因为在头文件中，getchar 是以宏方式实现的

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